پارامترهای مهم مشخصه عملکرد سیستم لیزر

1. طول موج (واحد: نانومتر تا میکرومتر)

راطول موج لیزرنشان دهنده طول موج موج الکترومغناطیسی است که توسط لیزر حمل می شود. در مقایسه با انواع دیگر نور، یک ویژگی مهم ازلیزراین است که تک رنگ است، به این معنی که طول موج آن بسیار خالص است و فقط یک فرکانس کاملاً مشخص دارد.

تفاوت بین طول موج های مختلف لیزر:

طول موج لیزر قرمز به طور کلی بین 630nm-680nm است و نور ساطع شده قرمز است و همچنین رایج ترین لیزر است (عمدتاً در زمینه نور تغذیه پزشکی و غیره استفاده می شود).

طول موج لیزر سبز به طور کلی حدود 532 نانومتر است (عمدتاً در زمینه برد لیزر و غیره استفاده می شود).

طول موج لیزر آبی به طور کلی بین 400 نانومتر تا 500 نانومتر است (عمدتا برای جراحی لیزر استفاده می شود).

لیزر UV بین 350 نانومتر تا 400 نانومتر (عمدتاً در زیست پزشکی استفاده می شود).

لیزر مادون قرمز خاص ترین است، با توجه به محدوده طول موج و زمینه کاربردی، طول موج لیزر مادون قرمز به طور کلی در محدوده 700nm-1mm قرار دارد. باند مادون قرمز را می توان به سه زیر باند تقسیم کرد: مادون قرمز نزدیک (NIR)، مادون قرمز میانی (MIR) و مادون قرمز دور (FIR). محدوده طول موج نزدیک به مادون قرمز 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 می شود.

2. توان و انرژی (واحد: W یا J)

قدرت لیزربرای توصیف توان نوری خروجی لیزر موج پیوسته (CW) یا توان متوسط ​​یک لیزر پالسی استفاده می شود. علاوه بر این، لیزرهای پالسی با این واقعیت مشخص می شوند که انرژی پالس آنها متناسب با توان متوسط ​​و نسبت معکوس با نرخ تکرار پالس است و لیزرهایی با توان و انرژی بالاتر معمولاً گرمای اتلاف بیشتری تولید می کنند.

بیشتر پرتوهای لیزر دارای نیمرخ پرتو گاوسی هستند، بنابراین تابش و شار هر دو در محور نوری لیزر بالاترین هستند و با افزایش انحراف از محور نوری کاهش می‌یابند. لیزرهای دیگر دارای پروفیل های پرتوی سطح تخت هستند که بر خلاف پرتوهای گاوسی، دارای نیمرخ تابش ثابت در سطح مقطع پرتو لیزر و کاهش سریع شدت آن هستند. بنابراین، لیزرهای سطح تخت حداکثر تابش را ندارند. اوج قدرت یک تیر گاوسی دو برابر یک تیر با سطح صاف با همان توان متوسط ​​است.

3. مدت زمان پالس (واحد: fs تا ms)

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

 

4. نرخ تکرار (واحد: هرتز تا مگاهرتز)

میزان تکرار aلیزر پالسی(یعنی نرخ تکرار پالس) تعداد پالس های ساطع شده در ثانیه را توصیف می کند، یعنی متقابل فاصله پالس های توالی زمانی. نرخ تکرار با انرژی پالس نسبت معکوس و با توان متوسط ​​متناسب است. اگرچه سرعت تکرار معمولاً به محیط افزایش لیزر بستگی دارد، اما در بسیاری از موارد می توان میزان تکرار را تغییر داد. سرعت تکرار بیشتر منجر به زمان استراحت حرارتی کوتاه‌تر برای سطح و تمرکز نهایی عنصر نوری لیزر می‌شود که به نوبه خود منجر به گرم شدن سریع‌تر مواد می‌شود.

5. واگرایی (واحد معمولی: mrad)

اگر چه پرتوهای لیزر عموماً به صورت متوازن در نظر گرفته می‌شوند، اما همیشه حاوی مقدار معینی واگرایی هستند که میزان واگرایی پرتو در یک فاصله فزاینده از کمر پرتو لیزر به دلیل پراش را توصیف می‌کند. در کاربردهایی با فواصل کاری طولانی، مانند سیستم‌های liDAR، که در آن اجسام ممکن است صدها متر از سیستم لیزر فاصله داشته باشند، واگرایی به یک مشکل مهم تبدیل می‌شود.

6. اندازه نقطه (واحد: میکرومتر)

اندازه نقطه پرتو لیزر متمرکز، قطر پرتو در نقطه کانونی سیستم عدسی فوکوس را توصیف می کند. در بسیاری از کاربردها، مانند پردازش مواد و جراحی پزشکی، هدف به حداقل رساندن اندازه نقطه است. این چگالی توان را به حداکثر می‌رساند و امکان ایجاد ویژگی‌های ریزدانه را فراهم می‌کند. لنزهای غیر کروی اغلب به جای لنزهای کروی سنتی برای کاهش انحرافات کروی و تولید اندازه نقطه کانونی کوچکتر استفاده می شوند.

7. 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 تمرکز می کند، تعریف می شود. برخی از کاربردها، مانند لیزرهای پزشکی، معمولاً به دنبال به حداقل رساندن فاصله عملیاتی هستند، در حالی که برخی دیگر، مانند سنجش از راه دور، معمولاً هدفشان به حداکثر رساندن برد فاصله عملیاتی است.