Paràmetres bàsics del sistema làser

Paràmetres bàsics de lasistema làser

En nombrosos camps d'aplicació com el processament de materials, la cirurgia làser i la teledetecció, tot i que hi ha molts tipus de sistemes làser, sovint comparteixen alguns paràmetres bàsics comuns. Establir un sistema terminològic de paràmetres unificat pot ajudar a evitar confusions en l'expressió i permetre als usuaris seleccionar i configurar sistemes i components làser amb més precisió, satisfent així les necessitats d'escenaris específics.

Paràmetres bàsics

Longitud d'ona (unitats comunes: de nm a μm)

La longitud d'ona reflecteix les característiques de freqüència de les ones de llum emeses per un làser a l'espai. Diferents escenaris d'aplicació tenen diferents requisits per a les longituds d'ona: En el processament de materials, la taxa d'absorció dels materials per a longituds d'ona específiques varia, cosa que afectarà l'efecte del processament. En les aplicacions de teledetecció, hi ha diferències en l'absorció i la interferència de diferents longituds d'ona per part de l'atmosfera. En les aplicacions mèdiques, l'absorció de làsers per persones de diferents colors de pell també varia segons la longitud d'ona. A causa del punt enfocat més petit, els làsers de longitud d'ona més curta idispositius òptics làsertenen un avantatge a l'hora de crear característiques petites i precises, generant molt poc escalfament perifèric. Tanmateix, en comparació amb els làsers amb longituds d'ona més llargues, solen ser més cars i més propensos a patir danys.

2. Potència i energia (unitats comunes: W o J)

La potència del làser se sol mesurar en watts (W) i s'utilitza per mesurar la potència dels làsers continus o la potència mitjana dels làsers pulsats. Per als làsers pulsats, l'energia d'un sol pols és directament proporcional a la potència mitjana i inversament proporcional a la freqüència de repetició, i la unitat és el joule (J). Com més alta sigui la potència o l'energia, més alt sol ser el cost del làser, més gran serà el requisit de dissipació de calor i la dificultat de mantenir una bona qualitat del feix també augmenta en conseqüència.

Energia d'impulsos = freqüència de repetició de potència mitjana Energia d'impulsos = freqüència de repetició de potència mitjana

3. Durada del pols (unitats comunes: de fs a ms)

La durada d'un pols làser, també coneguda com a amplada del pols, es defineix generalment com el temps que triga alàserla potència s'elevi fins a la meitat del seu pic (FWHM) (Figura 1). L'amplada de pols dels làsers ultraràpids és extremadament curta, normalment oscil·lant entre picosegons (10⁻¹² segons) i attosegons (10⁻¹⁸ segons).

4. Freqüència de repetició (unitats comunes: Hz a MHz)

La taxa de repetició d'unlàser pulsat(és a dir, la freqüència de repetició d'impulsos) descriu el nombre d'impulsos emesos per segon, és a dir, el recíproc de l'espaiat dels impulsos de sincronització (Figura 1). Com s'ha esmentat anteriorment, la taxa de repetició és inversament proporcional a l'energia de l'impuls i directament proporcional a la potència mitjana. Tot i que la taxa de repetició normalment depèn del medi de guany làser, en molts casos, la taxa de repetició pot variar. Com més alta sigui la taxa de repetició, més curt serà el temps de relaxació tèrmica de la superfície de l'element òptic làser i del punt enfocat final, permetent així que el material s'escalfi més ràpidament.

5. Longitud de coherència (unitats comunes: mm a cm)

Els làsers tenen coherència, la qual cosa significa que hi ha una relació fixa entre els valors de fase del camp elèctric en diferents moments o posicions. Això és degut a que els làsers es generen per emissió estimulada, que és diferent de la majoria dels altres tipus de fonts de llum. Durant tot el procés de propagació, la coherència es debilita gradualment, i la longitud de coherència del làser defineix la distància a la qual la seva coherència temporal manté una determinada massa.

6. Polarització

La polarització defineix la direcció del camp elèctric de les ones de llum, que sempre és perpendicular a la direcció de propagació. En la majoria dels casos, els làsers estan polaritzats linealment, la qual cosa significa que el camp elèctric emès sempre apunta en la mateixa direcció. La llum no polaritzada genera camps elèctrics que apunten en moltes direccions diferents. El grau de polarització s'expressa normalment com la relació entre la potència òptica de dos estats de polarització ortogonals, com ara 100:1 o 500:1.