Aallonpituus, teho ja energia, toistotaajuus, koherenssin pituus jne., laserterminologia.

Aallonpituus (yleiset yksiköt: nm - µm):

Laserin aallonpituus kuvaa säteilevän valoaallon spatiaalista taajuutta. Optimaalinen aallonpituus tiettyyn käyttötapaukseen riippuu suuresti sovelluksesta. Materiaalin käsittelyn aikana eri materiaaleilla on ainutlaatuiset aallonpituuden absorptio-ominaisuudet, mikä johtaa erilaisiin vuorovaikutuksiin materiaalien kanssa. Samoin ilmakehän absorptio ja häiriöt voivat vaikuttaa tiettyihin aallonpituuksiin eri tavoin kaukokartoituksissa, ja lääketieteellisissä lasersovelluksissa eri ihonvärit absorboivat tiettyjä aallonpituuksia eri tavalla. Lyhyemmillä aallonpituuksilla lasereilla ja laseroptiikalla on etuja pienten, tarkkojen ominaisuuksien luomisessa, jotka tuottavat minimaalisen reunakuumenemisen pienempien fokusoitujen pisteiden vuoksi. Ne ovat kuitenkin yleensä kalliimpia ja alttiimpia vaurioille kuin pidemmän aallonpituuden laserit.

Teho ja energia (yhteiset yksiköt: W tai J):

Laserteho mitataan watteina (W), jolla kuvataan jatkuvan aallon (CW) laserin optista tehoa tai pulssilaserin keskimääräistä tehoa. Lisäksi pulssilaserin ominaisuus on, että sen pulssienergia on suoraan verrannollinen keskimääräiseen tehoon ja kääntäen verrannollinen pulssin toistotiheyteen. Energian yksikkö on Joule (J).

Pulssienergia = keskimääräinen tehon toistotaajuus Pulssienergia = keskimääräinen tehon toistotaajuus.

Suuremman tehon ja energian laserit ovat yleensä kalliimpia ja tuottavat enemmän hukkalämpöä. Tehon ja energian lisääntyessä korkean säteen laadun ylläpitäminen muuttuu yhä vaikeammaksi.

Pulssin kesto (yleiset yksiköt: fs - ms):

Laserpulssin kesto tai (eli pulssin leveys) määritellään yleensä ajaksi, joka kuluu laserilta saavuttaakseen puolet maksimaalisesta optisesta tehostaan ​​(FWHM). Ultranopeille lasereille on ominaista lyhyet pulssin kestoajat, jotka vaihtelevat pikosekunneista (10-12 sekuntia) attosekunteihin (10-18 sekuntiin).

Toistotaajuus (yleiset yksiköt: Hz - MHz):

Pulssilaserin toistotaajuus eli pulssin toistotaajuus kuvaa sekunnissa lähetettyjen pulssien lukumäärää, joka on peräkkäisen pulssivälin käänteisluku. Kuten edellä mainittiin, toistotaajuus on kääntäen verrannollinen pulssienergiaan ja suoraan verrannollinen keskimääräiseen tehoon. Vaikka toistotaajuus yleensä riippuu laservahvistusväliaineesta, monissa tapauksissa toistotaajuus voi vaihdella. Mitä suurempi toistotaajuus, sitä lyhyempi lämpörelaksaatioaika laseroptiikan ja lopullisen fokusoidun pisteen pinnalla, jolloin materiaali lämpenee nopeammin.

Koherenssipituus (yhteiset yksiköt: mm - cm):

Laserit ovat koherentteja, mikä tarkoittaa, että sähkökentän vaihearvojen välillä on kiinteä suhde eri aikoina tai eri paikoissa. Tämä johtuu siitä, että laservaloa tuottaa stimuloitu säteily, toisin kuin useimmat muut valonlähteet. Koherenssi heikkenee vähitellen etenemisen aikana, ja laserin koherenssin pituus määrittää etäisyyden, jolla sen ajallinen koherenssi säilyttää tietyn laadun.

Polarisaatio:

Polarisaatio määrittelee valoaallon sähkökentän suunnan, joka on aina kohtisuorassa etenemissuuntaan nähden. Useimmissa tapauksissa laservalo on lineaarisesti polarisoitunut, mikä tarkoittaa, että säteilevä sähkökenttä osoittaa aina samaan suuntaan. Polarisoitumaton valo tuottaa sähkökenttiä, jotka osoittavat moneen eri suuntaan. Polarisaatioaste ilmaistaan ​​yleensä kahden ortogonaalisen polarisaatiotilan, kuten 100:1 tai 500:1, optisen tehon suhteena.

Palkin halkaisija (yleiset yksiköt: mm - cm):

Laserin säteen halkaisija edustaa säteen lateraalista ulottuvuutta tai fyysistä kokoa kohtisuorassa etenemissuuntaan nähden. Se määritellään yleensä 1/e2 leveyteen, eli kohtaan, jossa säteen intensiteetti saavuttaa 1/e2 (≈ 13,5 %) maksimiarvostaan. Kohdassa 1/e2 sähkökentän voimakkuus putoaa arvoon 1/e (≈ 37 %) maksimiarvostaan. Mitä suurempi säteen halkaisija, sitä suurempi optiikka ja kokonaisjärjestelmä vaaditaan säteen katkeamisen välttämiseksi, mikä lisää kustannuksia. Kuitenkin säteen halkaisijan pienentäminen lisää teho/energiatiheyttä, millä voi myös olla haitallisia vaikutuksia.

Teho- tai energiatiheys (yleiset yksiköt: W/cm2 - MW/cm2 tai µJ/cm2 - J/cm2):

Säteen halkaisija on suhteessa lasersäteen teho/energiatiheyteen (eli optiseen tehoon/energiaan pinta-alayksikköä kohti). Kun säteen teho tai energia on vakio, mitä suurempi säteen halkaisija, sitä pienempi teho/energiatiheys. Suuritehoiset/energiatiheyksiset laserit ovat yleensä ihanteellinen järjestelmän lopputulos (kuten laserleikkaus- tai laserhitsaussovelluksissa), mutta alhainen. Laserin teho/energiatiheys on usein hyödyllinen järjestelmässä, mikä estää laserin aiheuttamat vauriot. Tämä estää myös säteen suuren tehon/suuren energiatiheyden alueita ionisoimasta ilmaa. Näistä syistä säteen laajentajia käytetään usein lisäämään halkaisijaa, mikä vähentää teho/energiatiheyttä laserjärjestelmän sisällä. On kuitenkin varottava laajentamasta sädettä niin paljon, että se jää kiinni järjestelmän aukkoon, mikä johtaa energiahukkaan ja mahdollisiin vaurioihin.