פרמטרים חשובים לאפיון ביצועים של מערכת לייזר

1. אורך גל (יחידה: ננומטר עד מיקרומטר)

האורך גל לייזרמייצג את אורך הגל של הגל האלקטרומגנטי שנישא על ידי הלייזר. בהשוואה לסוגי אור אחרים, תכונה חשובה שללייזרהוא שהוא מונוכרומטי, מה שאומר שאורך הגל שלו טהור מאוד ויש לו רק תדר אחד מוגדר היטב.

ההבדל בין אורכי גל שונים של לייזר:

אורך הגל של לייזר אדום הוא בדרך כלל בין 630 ננומטר ל-680 ננומטר, והאור הנפלט הוא אדום, והוא גם הלייזר הנפוץ ביותר (המשמש בעיקר בתחום אור הזנה רפואי וכו');

אורך הגל של לייזר ירוק הוא בדרך כלל כ-532 ננומטר (משמש בעיקר בתחום מדידת טווח לייזר וכו');

אורך גל לייזר כחול הוא בדרך כלל בין 400 ננומטר ל-500 ננומטר (משמש בעיקר לניתוחי לייזר);

לייזר UV בין 350nm-400nm (בשימוש בעיקר בביו-רפואה);

לייזר אינפרא אדום הוא המיוחד ביותר, בהתאם לטווח הגל ולתחום היישום, אורך הגל של לייזר אינפרא אדום נמצא בדרך כלל בטווח של 700 ננומטר עד 1 מ"מ. ניתן לחלק את פס האינפרא אדום לשלושה תת-תחומים: אינפרא אדום קרוב (NIR), אינפרא אדום אמצעי (MIR) ואינפרא אדום רחוק (FIR). טווח אורכי הגל של אינפרא אדום קרוב הוא כ-750 ננומטר עד 1400 ננומטר, והוא נמצא בשימוש נרחב בתקשורת סיבים אופטיים, הדמיה ביו-רפואית וציוד ראיית לילה אינפרא אדום.

2. הספק ואנרגיה (יחידה: וואט או ג'ול)

כוח לייזרמשמש לתיאור ההספק האופטי של לייזר גל רציף (CW) או ההספק הממוצע של לייזר פולס. בנוסף, לייזרים פולסים מאופיינים בכך שאנרגיית הפולס שלהם פרופורציונלית להספק הממוצע וביחס הפוך לקצב החזרה של הפולס, ולייזרים בעלי הספק ואנרגיה גבוהים יותר מייצרים בדרך כלל יותר חום פסולת.

לרוב קרני הלייזר יש פרופיל קרן גאוסיאני, כך שעוצמת הקרינה והשטף הן הגבוהות ביותר על הציר האופטי של הלייזר ויורדות ככל שהסטייה מהציר האופטי עולה. לייזרים אחרים בעלי פרופילי קרן שטוחים אשר, בניגוד לקרני גאוסיאניות, בעלי פרופיל קרינה קבוע על פני חתך הרוחב של קרן הלייזר וירידה מהירה בעוצמה. לכן, ללייזרים שטוחים אין עוצמת קרינה שיא. עוצמת השיא של קרן גאוסיאני כפולה מזו של קרן שטוחה בעלת אותה עוצמה ממוצעת.

3. משך הפולס (יחידה: fs עד ms)

משך פולס הלייזר (כלומר רוחב פולס) הוא הזמן שלוקח ללייזר להגיע למחצית מההספק האופטי המרבי (FWHM).

 

4. קצב חזרות (יחידה: הרץ עד מגהרץ)

קצב החזרה של אלייזר פועם(כלומר, קצב החזרה של הפולסים) מתאר את מספר הפולסים הנפלטים בשנייה, כלומר, ההופכי של מרווח הפולסים ברצף הזמן. קצב החזרה הוא ביחס הפוך לאנרגיית הפולסים וביחס להספק הממוצע. למרות שקצב החזרה תלוי בדרך כלל במדיום הגברת הלייזר, במקרים רבים ניתן לשנות את קצב החזרה. קצב החזרה גבוה יותר מביא לזמן הרלקסציה תרמית קצר יותר עבור פני השטח והמיקוד הסופי של רכיב הלייזר האופטי, מה שמוביל בתורו לחימום מהיר יותר של החומר.

5. דיברגנציה (יחידה אופיינית: mrad)

למרות שבדרך כלל נתפסים אלומות לייזר כקולימטיביות, הן תמיד מכילות כמות מסוימת של דיברגנציה, המתארת ​​את המידה שבה הקרן מתבדרת על פני מרחק הולך וגדל ממותן קרן הלייזר עקב דיפרקציה. ביישומים עם מרחקי עבודה ארוכים, כגון מערכות lidar, שבהן עצמים עשויים להיות במרחק מאות מטרים ממערכת הלייזר, דיברגנציה הופכת לבעיה חשובה במיוחד.

6. גודל נקודה (יחידה: מיקרומטר)

גודל הנקודה של קרן הלייזר הממוקדת מתאר את קוטר הקרן בנקודת המוקד של מערכת עדשות הממוקדות. ביישומים רבים, כגון עיבוד חומרים וניתוחים רפואיים, המטרה היא למזער את גודל הנקודה. זה ממקסם את צפיפות ההספק ומאפשר יצירת מאפיינים בעלי גרגירים עדינים במיוחד. עדשות אספריות משמשות לעתים קרובות במקום עדשות כדוריות מסורתיות כדי להפחית סטיות כדוריות ולייצר גודל נקודה מוקד קטן יותר.

7. מרחק עבודה (יחידה: מיקרומטר עד מטר)

מרחק הפעולה של מערכת לייזר מוגדר בדרך כלל כמרחק הפיזי מהרכיב האופטי הסופי (בדרך כלל עדשת מיקוד) לאובייקט או למשטח עליו הלייזר מתמקד. יישומים מסוימים, כגון לייזרים רפואיים, בדרך כלל שואפים למזער את טווח הפעולה, בעוד שאחרים, כגון חישה מרחוק, בדרך כלל שואפים למקסם את טווח מרחק הפעולה שלהם.