Σημαντικές παραμέτρους χαρακτηρισμού απόδοσης του συστήματος λέιζερ

1. Μήκος κύματος (μονάδα: nm έως μm)

Ομήκος κύματος λέιζεραντιπροσωπεύει το μήκος κύματος του ηλεκτρομαγνητικού κύματος που μεταφέρεται από το λέιζερ. Σε σύγκριση με άλλους τύπους φωτός, ένα σημαντικό χαρακτηριστικό τουλέιζερείναι ότι είναι μονοχρωματικό, πράγμα που σημαίνει ότι το μήκος κύματος του είναι πολύ καθαρό και έχει μόνο μία σαφώς καθορισμένη συχνότητα.

Η διαφορά μεταξύ διαφορετικών μηκών κύματος του λέιζερ:

Το μήκος κύματος του κόκκινου λέιζερ είναι γενικά μεταξύ 630nm-680nm, και το φως που εκπεμπόμενο είναι κόκκινο και είναι επίσης το πιο κοινό λέιζερ (κυρίως χρησιμοποιείται στον τομέα της ιατρικής τροφοδοσίας τροφοδοσίας κλπ.).

Το μήκος κύματος του πράσινου λέιζερ είναι γενικά περίπου 532nm, (που χρησιμοποιείται κυρίως στον τομέα της κυματομορφής λέιζερ κ.λπ.).

Το μήκος κύματος λέιζερ είναι γενικά μεταξύ 400nm-500nm (κυρίως χρησιμοποιείται για χειρουργική επέμβαση με λέιζερ).

UV λέιζερ μεταξύ 350nm-400nm (κυρίως χρησιμοποιείται στη βιοϊατρική).

Το υπέρυθρο λέιζερ είναι το πιο ξεχωριστό, σύμφωνα με το πεδίο μήκους κύματος και το πεδίο εφαρμογής, το μήκος κύματος υπερύθρων λέιζερ βρίσκεται γενικά στην περιοχή των 700nm-1mm. Η υπέρυθρη ζώνη μπορεί να χωριστεί περαιτέρω σε τρεις υπο-ζώνες: κοντά στο υπέρυθρο (NIR), μεσαία υπέρυθρη ακτινοβολία (MIR) και πολύ υπέρυθρη ακτινοβολία (FIR). Το εύρος μήκους κύματος κοντά στην υπέρυθρη ακτινοβολία είναι περίπου 750nm-1400nm, το οποίο χρησιμοποιείται ευρέως στην επικοινωνία οπτικών ινών, στη βιοϊατρική απεικόνιση και στον εξοπλισμό νυχτερινής όρασης.

2. Ισχύς και ενέργεια (Μονάδα: W ή J)

Ισχύς λέιζερχρησιμοποιείται για να περιγράψει την οπτική ισχύς ενός λέιζερ συνεχούς κύματος (CW) ή τη μέση ισχύ ενός παλμικού λέιζερ. Επιπλέον, τα παλμικά λέιζερ χαρακτηρίζονται από το γεγονός ότι η ενέργεια των παλμών τους είναι ανάλογη με τη μέση ισχύ και αντιστρόφως ανάλογη προς τον ρυθμό επανάληψης του παλμού και τα λέιζερ με υψηλότερη ισχύ και ενέργεια συνήθως παράγουν περισσότερη θερμότητα.

Οι περισσότερες δέσμες λέιζερ έχουν ένα προφίλ Gaussian δέσμης, οπότε η ακτινοβολία και η ροή είναι και τα δύο υψηλότερα στον οπτικό άξονα του λέιζερ και μειώνονται καθώς η απόκλιση από τον οπτικό άξονα αυξάνεται. Άλλα λέιζερ διαθέτουν προφίλ δέσμης με επίπεδη άκρη τα οποία, σε αντίθεση με τις Gaussian Beams, έχουν ένα σταθερό προφίλ ακτινοβολίας σε όλη τη διατομή της δέσμης λέιζερ και μια ταχεία μείωση της έντασης. Επομένως, τα λέιζερ επίπεδης κορυφής δεν έχουν κορυφαία ακτινοβολία. Η μέγιστη ισχύς μιας Gaussian δέσμης είναι διπλάσια από αυτή μιας επίπεδης δέσμης με την ίδια μέση ισχύ.

3. Διάρκεια παλμού (Μονάδα: FS έως MS)

Η διάρκεια παλμού λέιζερ (π.χ. πλάτος παλμού) είναι ο χρόνος που χρειάζεται για το λέιζερ να φτάσει στο ήμισυ της μέγιστης οπτικής ισχύος (FWHM).

 

4. Ποσοστό επανάληψης (Μονάδα: Hz έως MHz)

Το ποσοστό επανάληψης του απαλμικό λέιζερ(δηλαδή ο ρυθμός επανάληψης παλμού) περιγράφει τον αριθμό των παλμών που εκπέμπονται ανά δευτερόλεπτο, δηλαδή, η αμοιβαία από την απόσταση παλμών αλληλουχίας. Ο ρυθμός επανάληψης είναι αντιστρόφως ανάλογος με την παλμική ενέργεια και ανάλογα με τη μέση ισχύ. Αν και ο ρυθμός επανάληψης εξαρτάται συνήθως από το μέσο κέρδους λέιζερ, σε πολλές περιπτώσεις, ο ρυθμός επανάληψης μπορεί να αλλάξει. Ένας υψηλότερος ρυθμός επανάληψης οδηγεί σε μικρότερο χρόνο θερμικής χαλάρωσης για την επιφάνεια και την τελική εστίαση του οπτικού στοιχείου λέιζερ, το οποίο με τη σειρά του οδηγεί σε ταχύτερη θέρμανση του υλικού.

5. Divergence (Τυπική Μονάδα: MRAD)

Παρόλο που οι δέσμες λέιζερ θεωρούνται γενικά ως συσσωρεύονται, περιέχουν πάντα μια ορισμένη απόκλιση, η οποία περιγράφει το βαθμό στον οποίο η δέσμη αποκλίνει σε μια αυξανόμενη απόσταση από τη μέση της δέσμης λέιζερ λόγω περίθλασης. Σε εφαρμογές με μεγάλες αποστάσεις εργασίας, όπως τα συστήματα LIDAR, όπου τα αντικείμενα μπορεί να είναι εκατοντάδες μέτρα μακριά από το σύστημα λέιζερ, η απόκλιση γίνεται ένα ιδιαίτερα σημαντικό πρόβλημα.

6. Μέγεθος σημείων (Μονάδα: μm)

Το μέγεθος του σημείου της εστιασμένης δέσμης λέιζερ περιγράφει τη διάμετρο της δέσμης στο επίκεντρο του συστήματος εστίασης φακών. Σε πολλές εφαρμογές, όπως η επεξεργασία υλικών και η ιατρική χειρουργική, ο στόχος είναι να ελαχιστοποιηθεί το μέγεθος του σημείου. Αυτό μεγιστοποιεί την πυκνότητα ισχύος και επιτρέπει τη δημιουργία ιδιαίτερα λεπτών χαρακτηριστικών. Οι ασφαιρικοί φακοί χρησιμοποιούνται συχνά αντί των παραδοσιακών σφαιρικών φακών για τη μείωση των σφαιρικών εκτροπών και την παραγωγή μικρότερου μεγέθους εστιακού σημείου.

7. Απόσταση εργασίας (Μονάδα: μm έως Μ)

Η απόσταση λειτουργίας ενός συστήματος λέιζερ ορίζεται συνήθως ως η φυσική απόσταση από το τελικό οπτικό στοιχείο (συνήθως ένας φακός εστίασης) στο αντικείμενο ή στην επιφάνεια που επικεντρώνεται στο λέιζερ. Ορισμένες εφαρμογές, όπως τα ιατρικά λέιζερ, συνήθως επιδιώκουν να ελαχιστοποιήσουν την απόσταση λειτουργίας, ενώ άλλα, όπως η τηλεπισκόπηση, συνήθως στοχεύουν στη μεγιστοποίηση του εύρους απόστασης λειτουργίας τους.