פרמטרים בסיסיים של מערכת הלייזר

פרמטרים בסיסיים שלמערכת לייזר

בתחומי יישומים רבים כגון עיבוד חומרים, ניתוחי לייזר וחישה מרחוק, למרות שקיימים סוגים רבים של מערכות לייזר, הן חולקות לעתים קרובות כמה פרמטרים מרכזיים משותפים. יצירת מערכת טרמינולוגיה מאוחדת לפרמטרים יכולה לסייע במניעת בלבול בביטוי ולאפשר למשתמשים לבחור ולקבוע את התצורה של מערכות ורכיבי לייזר בצורה מדויקת יותר, ובכך לענות על הצרכים של תרחישים ספציפיים.

פרמטרים בסיסיים

אורך גל (יחידות נפוצות: ננומטר עד מיקרומטר)

אורך הגל משקף את מאפייני התדר של גלי האור הנפלטים על ידי לייזר בחלל. תרחישי יישום שונים כוללים דרישות שונות לאורכי גל: בעיבוד חומרים, קצב הבליעה של חומרים עבור אורכי גל ספציפיים משתנה, דבר שישפיע על אפקט העיבוד. ביישומי חישה מרחוק, ישנם הבדלים בבליעה ובהפרעה של אורכי גל שונים על ידי האטמוספירה. ביישומים רפואיים, בליעת לייזרים על ידי אנשים בעלי צבעי עור שונים משתנה גם בהתאם לאורך הגל. בשל הנקודה הממוקדת הקטנה יותר, לייזרים בעלי אורכי גל קצרים יותר ו...מכשירי לייזר אופטייםיש להם יתרון ביצירת מאפיינים קטנים ומדויקים, תוך יצירת חימום היקפי מועט מאוד. עם זאת, בהשוואה ללייזרים בעלי אורכי גל ארוכים יותר, הם בדרך כלל יקרים יותר ונוטים יותר לנזק.

2. הספק ואנרגיה (יחידות נפוצות: וואט או ג'ול)

עוצמת לייזר נמדדת בדרך כלל בוואטים (W) ומשמשת למדידת הפלט של לייזרים רציפים או ההספק הממוצע של לייזרים פעומים. עבור לייזרים פעומים, האנרגיה של פעימה בודדת היא ביחס ישר להספק הממוצע וביחס הפוך לתדירות החזרה, כאשר היחידה היא ג'אול (J). ככל שההספק או האנרגיה גבוהים יותר, כך עלות הלייזר בדרך כלל גבוהה יותר, כך דרישת פיזור החום גדולה יותר, וקושי שמירה על איכות קרן טובה עולה בהתאם.

אנרגיית דופק = קצב חזרה ממוצע של הספק אנרגיית דופק = קצב חזרה ממוצע של הספק

3. משך הפולס (יחידות נפוצות: fs עד ms)

משך פעימת הלייזר, המכונה גם רוחב הפעימה, מוגדר בדרך כלל כזמן שלוקח ל...לייזרההספק לעלות למחצית מהשיא שלו (FWHM) (איור 1). רוחב הפולס של לייזרים אולטרה-מהירים הוא קצר ביותר, בדרך כלל נע בין פיקוסונדות (10⁻¹² שניות) לאטו-שניות (10⁻¹⁸ שניות).

4. קצב חזרות (יחידות נפוצות: הרץ עד מגהרץ)

קצב החזרה של אלייזר פועם(כלומר, תדירות החזרה של הפולסים) מתארת ​​את מספר הפולסים הנפלטים בשנייה, כלומר, ההופכי של מרווח פולסי התזמון (איור 1). כפי שצוין קודם לכן, קצב החזרה הוא ביחס הפוך לאנרגיית הפולס וביחס ישר להספק הממוצע. למרות שקצב החזרה תלוי בדרך כלל במדיום הגברת הלייזר, במקרים רבים, קצב החזרה יכול להשתנות. ככל שקצב החזרה גבוה יותר, כך זמן ההרפיה התרמית של פני השטח של רכיב הלייזר האופטי והנקודה הממוקדת הסופית קצר יותר, ובכך מאפשר לחומר להתחמם מהר יותר.

5. אורך קוהרנטיות (יחידות נפוצות: מ"מ עד ס"מ)

ללייזרים יש קוהרנטיות, כלומר קיים קשר קבוע בין ערכי הפאזה של השדה החשמלי בזמנים או במיקומים שונים. הסיבה לכך היא שלייזרים נוצרים על ידי פליטה מגורה, השונה מרוב סוגי מקורות האור האחרים. במהלך כל תהליך ההתפשטות, הקוהרנטיות נחלשת בהדרגה, ואורך הקוהרנטיות של הלייזר מגדיר את המרחק שבו הקוהרנטיות הזמנית שלו שומרת על מסה מסוימת.

6. קיטוב

קיטוב מגדיר את כיוון השדה החשמלי של גלי אור, שתמיד ניצב לכיוון ההתפשטות. ברוב המקרים, לייזרים מקוטבים באופן ליניארי, מה שאומר שהשדה החשמלי הנפלט תמיד מצביע לאותו כיוון. אור לא מקוטב מייצר שדות חשמליים הפונים לכיוונים רבים ושונים. דרגת הקיטוב מתבטאת בדרך כלל כיחס בין ההספק האופטי של שני מצבי קיטוב אורתוגונליים, כגון 100:1 או 500:1.