پارامترهای اساسی سیستم لیزر

پارامترهای اساسیسیستم لیزر

در زمینه‌های کاربردی متعدد مانند پردازش مواد، جراحی لیزری و سنجش از دور، اگرچه انواع مختلفی از سیستم‌های لیزری وجود دارد، اما اغلب برخی از پارامترهای اصلی مشترک دارند. ایجاد یک سیستم اصطلاحات پارامتری یکپارچه می‌تواند به جلوگیری از سردرگمی در بیان کمک کند و کاربران را قادر سازد تا سیستم‌ها و اجزای لیزری را با دقت بیشتری انتخاب و پیکربندی کنند و در نتیجه نیازهای سناریوهای خاص را برآورده سازند.

پارامترهای اساسی

طول موج (واحدهای رایج: نانومتر تا میکرومتر)

طول موج، ویژگی‌های فرکانسی امواج نوری ساطع شده توسط لیزر در فضا را منعکس می‌کند. سناریوهای کاربردی مختلف، الزامات متفاوتی برای طول موج‌ها دارند: در پردازش مواد، میزان جذب مواد برای طول موج‌های خاص متفاوت است که بر اثر پردازش تأثیر می‌گذارد. در کاربردهای سنجش از دور، تفاوت‌هایی در جذب و تداخل طول موج‌های مختلف توسط جو وجود دارد. در کاربردهای پزشکی، جذب لیزر توسط افراد با رنگ‌های مختلف پوست نیز بسته به طول موج متفاوت است. به دلیل نقطه کانونی کوچکتر، لیزرهای با طول موج کوتاه‌تر ودستگاه‌های نوری لیزریمزیت آنها در ایجاد ویژگی‌های کوچک و دقیق و ایجاد گرمای محیطی بسیار کم است. با این حال، در مقایسه با لیزرهای با طول موج بلندتر، آنها معمولاً گران‌تر و مستعد آسیب بیشتری هستند.

۲. توان و انرژی (واحدهای رایج: W یا J)

توان لیزر معمولاً بر حسب وات (W) اندازه‌گیری می‌شود و برای اندازه‌گیری خروجی لیزرهای پیوسته یا توان متوسط ​​لیزرهای پالسی استفاده می‌شود. برای لیزرهای پالسی، انرژی یک پالس واحد با توان متوسط ​​نسبت مستقیم و با فرکانس تکرار نسبت معکوس دارد و واحد آن ژول (J) است. هرچه توان یا انرژی بیشتر باشد، معمولاً هزینه لیزر بیشتر است، نیاز به اتلاف گرما بیشتر است و دشواری حفظ کیفیت خوب پرتو نیز بر این اساس افزایش می‌یابد.

انرژی پالس = میانگین نرخ تکرار توان انرژی پالس = میانگین نرخ تکرار توان

۳. مدت زمان پالس (واحدهای رایج: fs به ms)

مدت زمان یک پالس لیزر، که به عنوان پهنای پالس نیز شناخته می‌شود، عموماً به عنوان زمانی تعریف می‌شود که طول می‌کشد تالیزرتوان تا نصف پیک خود (FWHM) افزایش یابد (شکل 1). پهنای پالس لیزرهای فوق سریع بسیار کوتاه است، معمولاً از پیکوثانیه (10⁻¹² ثانیه) تا اتوثانیه (10⁻¹⁸ ثانیه).

۴. نرخ تکرار (واحدهای رایج: هرتز به مگاهرتز)

نرخ تکرار یکلیزر پالسی(یعنی فرکانس تکرار پالس) تعداد پالس‌های ساطع شده در هر ثانیه را توصیف می‌کند، یعنی عکس فاصله پالس‌های زمان‌بندی (شکل 1). همانطور که قبلاً ذکر شد، نرخ تکرار با انرژی پالس نسبت معکوس و با توان متوسط ​​نسبت مستقیم دارد. اگرچه نرخ تکرار معمولاً به محیط بهره لیزر بستگی دارد، اما در بسیاری از موارد، نرخ تکرار می‌تواند متفاوت باشد. هرچه نرخ تکرار بالاتر باشد، زمان استراحت حرارتی سطح عنصر نوری لیزر و نقطه کانونی نهایی کوتاه‌تر است و در نتیجه ماده را قادر می‌سازد سریع‌تر گرم شود.

۵. طول همدوسی (واحدهای رایج: میلی‌متر تا سانتی‌متر)

لیزرها دارای همدوسی هستند، به این معنی که بین مقادیر فاز میدان الکتریکی در زمان‌ها یا موقعیت‌های مختلف، رابطه ثابتی وجود دارد. این به این دلیل است که لیزرها توسط گسیل القایی تولید می‌شوند که با اکثر انواع دیگر منابع نور متفاوت است. در طول کل فرآیند انتشار، همدوسی به تدریج ضعیف می‌شود و طول همدوسی لیزر، فاصله‌ای را تعریف می‌کند که در آن همدوسی زمانی آن جرم خاصی را حفظ می‌کند.

۶. قطبش

قطبش، جهت میدان الکتریکی امواج نور را تعریف می‌کند که همیشه عمود بر جهت انتشار است. در بیشتر موارد، لیزرها به صورت خطی قطبی هستند، به این معنی که میدان الکتریکی ساطع شده همیشه در یک جهت قرار دارد. نور غیر قطبی، میدان‌های الکتریکی را در جهات مختلف تولید می‌کند. درجه قطبش معمولاً به صورت نسبت توان نوری دو حالت قطبش متعامد، مانند ۱۰۰:۱ یا ۵۰۰:۱، بیان می‌شود.