Lāzera sistēmas pamatparametri

Pamata parametrilāzera sistēma

Daudzās pielietojuma jomās, piemēram, materiālu apstrādē, lāzerķirurģijā un tālizpētē, lai gan ir daudz lāzersistēmu veidu, tām bieži vien ir daži kopīgi pamatparametri. Vienotas parametru terminoloģijas sistēmas izveide var palīdzēt izvairīties no neskaidrībām izteiksmē un ļaut lietotājiem precīzāk izvēlēties un konfigurēt lāzersistēmas un komponentus, tādējādi apmierinot konkrētu scenāriju vajadzības.

Pamatparametri

Viļņa garums (vispārējās mērvienības: nm līdz μm)

Viļņa garums atspoguļo lāzera telpā izstaroto gaismas viļņu frekvences raksturlielumus. Dažādiem pielietojuma scenārijiem ir atšķirīgas prasības attiecībā uz viļņu garumiem: materiālu apstrādē materiālu absorbcijas ātrums noteiktiem viļņu garumiem atšķiras, kas ietekmēs apstrādes efektu. Tālizpētes pielietojumos pastāv atšķirības dažādu viļņu garumu absorbcijā un interferencē atmosfērā. Medicīnas pielietojumos lāzeru absorbcija cilvēkiem ar dažādu ādas krāsu atšķiras arī atkarībā no viļņa garuma. Mazāka fokusētā punkta dēļ īsāka viļņa garuma lāzeri unlāzera optiskās ierīcesir priekšrocība mazu un precīzu elementu radīšanā, radot ļoti mazu perifēro sildīšanu. Tomēr, salīdzinot ar lāzeriem ar garākiem viļņu garumiem, tie parasti ir dārgāki un vairāk pakļauti bojājumiem.

2. Jauda un enerģija (vispārējās mērvienības: W vai J)

Lāzera jaudu parasti mēra vatos (W), un to izmanto, lai mērītu nepārtrauktas darbības lāzeru izejas jaudu vai impulsa lāzeru vidējo jaudu. Impulsa lāzeriem viena impulsa enerģija ir tieši proporcionāla vidējai jaudai un apgriezti proporcionāla atkārtošanās frekvencei, un mērvienība ir džouls (J). Jo lielāka jauda vai enerģija, jo augstākas parasti ir lāzera izmaksas, jo lielāka ir nepieciešamība pēc siltuma izkliedes, un attiecīgi palielinās arī grūtības uzturēt labu stara kvalitāti.

Impulsa enerģija = vidējais jaudas atkārtošanās ātrums Impulsa enerģija = vidējais jaudas atkārtošanās ātrums

3. Impulsa ilgums (vispārējās mērvienības: no fs līdz ms)

Lāzera impulsa ilgums, kas pazīstams arī kā impulsa platums, parasti tiek definēts kā laiks, kas nepieciešams, lailāzersjauda pieaug līdz pusei no tās maksimālās jaudas (FWHM) (1. attēls). Ultraātro lāzeru impulsa platums ir ārkārtīgi īss, parasti svārstoties no pikosekundēm (10⁻¹² sekundes) līdz attosekundēm (10⁻¹⁸ sekundes).

4. Atkārtošanās biežums (vispārējās mērvienības: no Hz līdz MHz)

Atkārtošanās biežumsimpulsa lāzers(t. i., impulsa atkārtošanās frekvence) apraksta sekundē izstaroto impulsu skaitu, tas ir, laika impulsu atstatuma apgriezto vērtību (1. attēls). Kā minēts iepriekš, atkārtošanās ātrums ir apgriezti proporcionāls impulsa enerģijai un tieši proporcionāls vidējai jaudai. Lai gan atkārtošanās ātrums parasti ir atkarīgs no lāzera pastiprinājuma vides, daudzos gadījumos atkārtošanās ātrums var mainīties. Jo lielāks atkārtošanās ātrums, jo īsāks ir lāzera optiskā elementa virsmas un galīgā fokusētā punkta termiskās relaksācijas laiks, tādējādi ļaujot materiālam ātrāk uzkarst.

5. Koherences garums (vispārējās mērvienības: no mm līdz cm)

Lāzeriem piemīt koherence, kas nozīmē, ka pastāv fiksēta saistība starp elektriskā lauka fāzes vērtībām dažādos laikos vai pozīcijās. Tas ir tāpēc, ka lāzerus ģenerē stimulēta emisija, kas atšķiras no vairuma citu gaismas avotu veidu. Visā izplatīšanās procesā koherence pakāpeniski vājinās, un lāzera koherences garums nosaka attālumu, kurā tā laika koherence saglabā noteiktu masu.

6. Polarizācija

Polarizācija nosaka gaismas viļņu elektriskā lauka virzienu, kas vienmēr ir perpendikulārs izplatīšanās virzienam. Vairumā gadījumu lāzeri ir lineāri polarizēti, kas nozīmē, ka izstarotais elektriskais lauks vienmēr ir vērsts vienā virzienā. Nepolarizēta gaisma ģenerē elektriskos laukus, kas vērsti daudzos dažādos virzienos. Polarizācijas pakāpi parasti izsaka kā divu ortogonālu polarizācijas stāvokļu optiskās jaudas attiecību, piemēram, 100:1 vai 500:1.