پارامترهای مهم توصیف عملکرد سیستم لیزر

۱. طول موج (واحد: نانومتر تا میکرومتر)

طول موج لیزرنشان دهنده طول موج موج الکترومغناطیسی حمل شده توسط لیزر است. در مقایسه با سایر انواع نور، یکی از ویژگی‌های مهم ...لیزراین است که تک رنگ است، به این معنی که طول موج آن بسیار خالص است و تنها یک فرکانس مشخص دارد.

تفاوت بین طول موج‌های مختلف لیزر:

طول موج لیزر قرمز عموماً بین 630 تا 680 نانومتر است و نور ساطع شده قرمز است و همچنین رایج‌ترین لیزر است (عمدتاً در زمینه نور تغذیه پزشکی و غیره استفاده می‌شود).

طول موج لیزر سبز عموماً حدود ۵۳۲ نانومتر است (عمدتاً در زمینه مسافت‌یابی لیزری و غیره استفاده می‌شود)؛

طول موج لیزر آبی عموماً بین ۴۰۰ تا ۵۰۰ نانومتر است (عمدتاً برای جراحی لیزر استفاده می‌شود)؛

لیزر UV بین ۳۵۰ تا ۴۰۰ نانومتر (عمدتاً در زیست‌پزشکی استفاده می‌شود)؛

لیزر مادون قرمز خاص‌ترین نوع لیزر است، با توجه به محدوده طول موج و زمینه کاربرد، طول موج لیزر مادون قرمز عموماً در محدوده 700 نانومتر تا 1 میلی‌متر قرار دارد. باند مادون قرمز را می‌توان به سه زیر باند دیگر تقسیم کرد: مادون قرمز نزدیک (NIR)، مادون قرمز میانی (MIR) و مادون قرمز دور (FIR). محدوده طول موج مادون قرمز نزدیک حدود 750 نانومتر تا 1400 نانومتر است که به طور گسترده در ارتباطات فیبر نوری، تصویربرداری زیست پزشکی و تجهیزات دید در شب مادون قرمز استفاده می‌شود.

۲. توان و انرژی (واحد: وات یا ژول)

توان لیزربرای توصیف توان نوری خروجی یک لیزر موج پیوسته (CW) یا توان متوسط ​​یک لیزر پالسی استفاده می‌شود. علاوه بر این، لیزرهای پالسی با این واقعیت مشخص می‌شوند که انرژی پالس آنها متناسب با توان متوسط ​​و با نرخ تکرار پالس نسبت معکوس دارد و لیزرهایی با توان و انرژی بالاتر معمولاً گرمای اتلافی بیشتری تولید می‌کنند.

بیشتر پرتوهای لیزر دارای پروفیل پرتو گاوسی هستند، بنابراین تابش و شار هر دو در محور نوری لیزر بیشترین مقدار را دارند و با افزایش انحراف از محور نوری کاهش می‌یابند. سایر لیزرها دارای پروفیل پرتو با سر تخت هستند که برخلاف پرتوهای گاوسی، دارای پروفیل تابش ثابت در سطح مقطع پرتو لیزر و کاهش سریع شدت هستند. بنابراین، لیزرهای سر تخت دارای اوج تابش نیستند. توان اوج یک پرتو گاوسی دو برابر پرتو با سر تخت با همان توان متوسط ​​است.

۳. مدت زمان پالس (واحد: فمتوثانیه به میلی‌ثانیه)

مدت زمان پالس لیزر (یعنی پهنای پالس) مدت زمانی است که طول می‌کشد تا لیزر به نصف حداکثر توان نوری (FWHM) برسد.

 

۴. نرخ تکرار (واحد: هرتز به مگاهرتز)

نرخ تکرار یکلیزر پالسی(یعنی نرخ تکرار پالس) تعداد پالس‌های ساطع شده در هر ثانیه را توصیف می‌کند، یعنی عکس فاصله پالس‌های توالی زمانی. نرخ تکرار با انرژی پالس نسبت معکوس و با توان متوسط ​​متناسب است. اگرچه نرخ تکرار معمولاً به محیط بهره لیزر بستگی دارد، اما در بسیاری از موارد، نرخ تکرار را می‌توان تغییر داد. نرخ تکرار بالاتر منجر به زمان آرامش حرارتی کوتاه‌تر برای سطح و کانون نهایی عنصر نوری لیزر می‌شود که به نوبه خود منجر به گرم شدن سریع‌تر ماده می‌شود.

۵. واگرایی (واحد معمول: mrad)

اگرچه عموماً تصور می‌شود که پرتوهای لیزر در حال همگرایی هستند، اما همیشه حاوی مقدار مشخصی از واگرایی هستند که میزان واگرایی پرتو را در فاصله‌ای فزاینده از کمر پرتو لیزر به دلیل پراش توصیف می‌کند. در کاربردهایی با فواصل کاری طولانی، مانند سیستم‌های لیدار، که در آن اشیاء ممکن است صدها متر از سیستم لیزر فاصله داشته باشند، واگرایی به یک مشکل بسیار مهم تبدیل می‌شود.

۶. اندازه نقطه (واحد: میکرومتر)

اندازه نقطه پرتو لیزر متمرکز شده، قطر پرتو را در نقطه کانونی سیستم لنز متمرکز کننده توصیف می‌کند. در بسیاری از کاربردها، مانند پردازش مواد و جراحی پزشکی، هدف به حداقل رساندن اندازه نقطه است. این امر چگالی توان را به حداکثر می‌رساند و امکان ایجاد ویژگی‌های ریزدانه را فراهم می‌کند. لنزهای غیرکروی اغلب به جای لنزهای کروی سنتی برای کاهش انحرافات کروی و ایجاد اندازه نقطه کانونی کوچکتر استفاده می‌شوند.

۷. فاصله کاری (واحد: میکرومتر تا متر)

فاصله عملیاتی یک سیستم لیزر معمولاً به عنوان فاصله فیزیکی از عنصر نوری نهایی (معمولاً یک لنز فوکوس کننده) تا جسم یا سطحی که لیزر روی آن فوکوس می‌کند تعریف می‌شود. برخی از کاربردها، مانند لیزرهای پزشکی، معمولاً به دنبال به حداقل رساندن فاصله عملیاتی هستند، در حالی که برخی دیگر، مانند سنجش از دور، معمولاً به دنبال به حداکثر رساندن محدوده فاصله عملیاتی خود هستند.