Các thông số cơ bản củahệ thống laser
Trong nhiều lĩnh vực ứng dụng như xử lý vật liệu, phẫu thuật laser và cảm biến từ xa, mặc dù có nhiều loại hệ thống laser, chúng thường có chung một số thông số cốt lõi. Việc thiết lập một hệ thống thuật ngữ thông số thống nhất có thể giúp tránh nhầm lẫn trong diễn đạt và cho phép người dùng lựa chọn và cấu hình hệ thống và linh kiện laser chính xác hơn, từ đó đáp ứng nhu cầu của các tình huống cụ thể.
Các thông số cơ bản
Bước sóng (đơn vị phổ biến: nm đến μm)
Bước sóng phản ánh đặc tính tần số của sóng ánh sáng do tia laser phát ra trong không gian. Các ứng dụng khác nhau có yêu cầu khác nhau về bước sóng: Trong xử lý vật liệu, tốc độ hấp thụ của vật liệu đối với các bước sóng cụ thể khác nhau sẽ khác nhau, điều này sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý. Trong các ứng dụng cảm biến từ xa, có sự khác biệt về sự hấp thụ và nhiễu của các bước sóng khác nhau bởi khí quyển. Trong các ứng dụng y tế, sự hấp thụ tia laser của những người có màu da khác nhau cũng khác nhau tùy thuộc vào bước sóng. Do điểm hội tụ nhỏ hơn, tia laser có bước sóng ngắn hơn vàthiết bị quang học lasercó ưu điểm là tạo ra các chi tiết nhỏ và chính xác, tạo ra rất ít nhiệt ngoại vi. Tuy nhiên, so với laser có bước sóng dài hơn, chúng thường đắt hơn và dễ bị hư hỏng hơn.
2. Công suất và năng lượng (Đơn vị thông dụng: W hoặc J)
Công suất laser thường được đo bằng watt (W) và được sử dụng để đo công suất đầu ra của laser liên tục hoặc công suất trung bình của laser xung. Đối với laser xung, năng lượng của một xung đơn lẻ tỷ lệ thuận với công suất trung bình và tỷ lệ nghịch với tần số lặp lại, với đơn vị là joule (J). Công suất hoặc năng lượng càng cao thì chi phí laser thường càng cao, yêu cầu tản nhiệt càng lớn, và độ khó trong việc duy trì chất lượng chùm tia tốt cũng tăng theo.
Năng lượng xung = tốc độ lặp lại công suất trung bình Năng lượng xung = tốc độ lặp lại công suất trung bình
3. Thời lượng xung (Đơn vị thông dụng: fs đến ms)
Thời lượng của một xung laser, còn được gọi là độ rộng xung, thường được định nghĩa là thời gian cần thiết đểtia lasercông suất tăng lên một nửa giá trị cực đại (FWHM) (Hình 1). Độ rộng xung của laser siêu nhanh cực kỳ ngắn, thường dao động từ pico giây (10⁻¹² giây) đến atto giây (10⁻¹⁸ giây).
4. Tốc độ lặp lại (Đơn vị phổ biến: Hz đến MHZ)
Tỷ lệ lặp lại của mộttia laser xung(tức là tần số lặp lại xung) mô tả số xung phát ra mỗi giây, tức là nghịch đảo của khoảng cách xung định thời (Hình 1). Như đã đề cập trước đó, tốc độ lặp lại tỷ lệ nghịch với năng lượng xung và tỷ lệ thuận với công suất trung bình. Mặc dù tốc độ lặp lại thường phụ thuộc vào môi trường khuếch đại laser, nhưng trong nhiều trường hợp, tốc độ lặp lại có thể thay đổi. Tốc độ lặp lại càng cao, thời gian giãn nở nhiệt của bề mặt phần tử quang học laser và điểm hội tụ cuối cùng càng ngắn, do đó cho phép vật liệu nóng lên nhanh hơn.
5. Độ dài mạch lạc (Đơn vị thông dụng: mm đến cm)
Laser có tính kết hợp, nghĩa là có một mối quan hệ cố định giữa các giá trị pha của điện trường tại các thời điểm hoặc vị trí khác nhau. Điều này là do laser được tạo ra bằng phát xạ kích thích, khác với hầu hết các loại nguồn sáng khác. Trong toàn bộ quá trình lan truyền, tính kết hợp suy yếu dần, và độ dài kết hợp của laser xác định khoảng cách mà tính kết hợp theo thời gian của nó duy trì một khối lượng nhất định.
6. Phân cực
Độ phân cực xác định hướng của trường điện của sóng ánh sáng, luôn vuông góc với hướng truyền. Trong hầu hết các trường hợp, laser được phân cực tuyến tính, nghĩa là trường điện phát ra luôn hướng theo cùng một hướng. Ánh sáng không phân cực tạo ra trường điện hướng theo nhiều hướng khác nhau. Độ phân cực thường được biểu thị bằng tỷ số công suất quang của hai trạng thái phân cực trực giao, chẳng hạn như 100:1 hoặc 500:1.
Thời gian đăng: 02-09-2025