Các thông số đặc tính hiệu suất quan trọng của hệ thống laser

1. Bước sóng (đơn vị: nm đến μm)

cácbước sóng laserđại diện cho bước sóng của sóng điện từ được truyền bởi tia laser. So với các loại ánh sáng khác, một tính năng quan trọng củatia lazelà nó đơn sắc, có nghĩa là bước sóng của nó rất tinh khiết và chỉ có một tần số được xác định rõ ràng.

Sự khác biệt giữa các bước sóng khác nhau của laser:

Bước sóng của tia laser đỏ thường nằm trong khoảng 630nm-680nm và ánh sáng phát ra có màu đỏ, đồng thời nó cũng là loại tia laser phổ biến nhất (chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực đèn chiếu sáng y tế, v.v.);

Bước sóng của laser xanh thường khoảng 532nm, (chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực đo khoảng cách laser, v.v.);

Bước sóng laser xanh thường nằm trong khoảng 400nm-500nm (chủ yếu được sử dụng để phẫu thuật laser);

Laser Uv trong khoảng 350nm-400nm (chủ yếu được sử dụng trong y sinh);

Laser hồng ngoại là loại đặc biệt nhất, theo phạm vi bước sóng và lĩnh vực ứng dụng, bước sóng laser hồng ngoại thường nằm trong phạm vi 700nm-1mm. Dải hồng ngoại có thể được chia thành ba dải con: hồng ngoại gần (NIR), hồng ngoại trung bình (MIR) và hồng ngoại xa (FIR). Dải bước sóng cận hồng ngoại là khoảng 750nm-1400nm, được sử dụng rộng rãi trong truyền thông sợi quang, hình ảnh y sinh và thiết bị nhìn đêm hồng ngoại.

2. Công suất và năng lượng (đơn vị: W hoặc J)

Công suất lazeđược sử dụng để mô tả công suất quang đầu ra của laser sóng liên tục (CW) hoặc công suất trung bình của laser xung. Ngoài ra, laser xung có đặc điểm là năng lượng xung của chúng tỷ lệ thuận với công suất trung bình và tỷ lệ nghịch với tốc độ lặp lại của xung, và các laser có công suất và năng lượng cao hơn thường tạo ra nhiều nhiệt thải hơn.

Hầu hết các chùm tia laser đều có cấu hình chùm tia Gaussian, do đó bức xạ và thông lượng đều cao nhất trên trục quang của laser và giảm khi độ lệch so với trục quang tăng lên. Các tia laser khác có cấu hình chùm tia có đỉnh phẳng, không giống như chùm Gaussian, có cấu hình bức xạ không đổi trên mặt cắt ngang của chùm tia laser và cường độ giảm nhanh. Do đó, laser đỉnh phẳng không có bức xạ cực đại. Công suất cực đại của chùm tia Gaussian gấp đôi so với chùm tia đỉnh phẳng có cùng công suất trung bình.

3. Thời lượng xung (đơn vị: fs đến ms)

Thời lượng xung laser (tức là độ rộng xung) là thời gian cần thiết để tia laser đạt được một nửa công suất quang tối đa (FWHM).

 

4. Tốc độ lặp lại (đơn vị: Hz đến MHz)

Tỷ lệ lặp lại của mộttia laser xung(tức là tốc độ lặp lại xung) mô tả số lượng xung phát ra mỗi giây, nghĩa là nghịch đảo của khoảng cách xung trong chuỗi thời gian. 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 cao hơn dẫn đến thời gian hồi phục nhiệt ngắn hơn cho bề mặt và tiêu điểm cuối cùng của thành phần quang học laser, từ đó dẫn đến làm nóng vật liệu nhanh hơn.

5. Phân kỳ (đơn vị điển hình: mrad)

Mặc dù các chùm tia laser thường được coi là chuẩn trực, nhưng chúng luôn chứa một lượng phân kỳ nhất định, mô tả mức độ phân kỳ của chùm tia trên một khoảng cách ngày càng tăng tính từ thắt lưng của chùm tia laser do nhiễu xạ. Trong các ứng dụng có khoảng cách làm việc dài, chẳng hạn như hệ thống liDAR, nơi các vật thể có thể cách hệ thống laser hàng trăm mét, sự phân kỳ trở thành một vấn đề đặc biệt quan trọng.

6. Kích thước điểm (đơn vị: μm)

Kích thước điểm của chùm tia laze hội tụ mô tả đường kính chùm tia tại tiêu điểm của hệ thống thấu kính hội tụ. Trong nhiều ứng dụng, chẳng hạn như xử lý vật liệu và phẫu thuật y tế, mục tiêu là giảm thiểu kích thước điểm. Điều này tối đa hóa mật độ năng lượng và cho phép tạo ra các tính năng đặc biệt chi tiết. Thấu kính phi cầu thường được sử dụng thay cho thấu kính hình cầu truyền thống để giảm quang sai hình cầu và tạo ra kích thước tiêu điểm nhỏ hơn.

7. Khoảng cách làm việc (đơn vị: μm đến m)

Khoảng cách hoạt động của hệ thống laser thường được định nghĩa là khoảng cách vật lý từ thành phần quang học cuối cùng (thường là thấu kính lấy nét) đến vật thể hoặc bề mặt mà tia laser tập trung vào. Một số ứng dụng nhất định, chẳng hạn như laser y tế, thường tìm cách giảm thiểu khoảng cách hoạt động, trong khi các ứng dụng khác, chẳng hạn như viễn thám, thường nhằm mục đích tối đa hóa phạm vi khoảng cách hoạt động của chúng.