Długość fali, moc i energia, częstotliwość powtarzania, długość koherencji itp., terminologia laserowa.

Długość fali (typowe jednostki: nm do µm):

Długość fali lasera opisuje częstotliwość przestrzenną emitowanej fali świetlnej. Optymalna długość fali dla konkretnego przypadku użycia zależy w dużym stopniu od zastosowania. Podczas przetwarzania materiału różne materiały będą miały unikalną charakterystykę absorpcji długości fali, co skutkuje różnymi interakcjami z materiałami. Podobnie absorpcja i zakłócenia atmosferyczne mogą w różny sposób wpływać na niektóre długości fal w teledetekcji, a w zastosowaniach lasera medycznego różne kolory skóry będą różnie absorbować określone długości fal. Lasery o krótszej długości fali i optyka laserowa mają zalety w tworzeniu małych, precyzyjnych elementów, które generują minimalne ogrzewanie obwodowe ze względu na mniejsze ogniskowane punkty. Są jednak na ogół droższe i bardziej podatne na uszkodzenia niż lasery o większej długości fali.

Moc i energia (wspólne jednostki: W lub J):

Moc lasera mierzona jest w watach (W) i służy do opisania mocy optycznej lasera o fali ciągłej (CW) lub średniej mocy lasera impulsowego. Ponadto cechą lasera impulsowego jest to, że jego energia impulsu jest wprost proporcjonalna do średniej mocy i odwrotnie proporcjonalna do częstotliwości powtarzania impulsów. Jednostką energii jest dżul (J).

Energia impulsu = średnia częstotliwość powtarzania mocy Energia impulsu = średnia częstotliwość powtarzania mocy.

Lasery o większej mocy i energii są na ogół droższe i wytwarzają więcej ciepła odpadowego. Wraz ze wzrostem mocy i energii utrzymanie wysokiej jakości wiązki staje się coraz trudniejsze.

Czas trwania impulsu (popularne jednostki: fs do ms):

Czas trwania impulsu lasera lub (tj. Szerokość impulsu) jest ogólnie definiowany jako czas potrzebny laserowi do osiągnięcia połowy swojej maksymalnej mocy optycznej (FWHM). Ultraszybkie lasery charakteryzują się krótkim czasem trwania impulsu, wahającym się od pikosekund (10-12 sekund) do attosekund (10-18 sekund).

Częstotliwość powtarzania (typowe jednostki: Hz do MHz):

Częstotliwość powtarzania lasera impulsowego lub częstotliwość powtarzania impulsów opisuje liczbę impulsów emitowanych na sekundę, która jest odwrotnością odstępu między impulsami. Jak wspomniano wcześniej, częstotliwość powtarzania jest odwrotnie proporcjonalna do energii impulsu i wprost proporcjonalna do średniej mocy. Chociaż częstotliwość powtarzania zwykle zależy od ośrodka wzmacniającego laser, w wielu przypadkach częstotliwość powtarzania może się różnić. Im wyższa częstotliwość powtarzania, tym krótszy czas relaksacji termicznej na powierzchni optyki lasera i końcowego skupionego punktu, co pozwala na szybsze nagrzewanie się materiału.

Długość koherencji (popularne jednostki: mm do cm):

Lasery są spójne, co oznacza, że ​​istnieje stała zależność pomiędzy wartościami fazowymi pola elektrycznego w różnych momentach i lokalizacjach. Dzieje się tak dlatego, że światło lasera jest wytwarzane w drodze emisji wymuszonej, w przeciwieństwie do większości innych typów źródeł światła. Spójność stopniowo słabnie w trakcie propagacji, a długość spójności lasera określa odległość, na której jego spójność czasowa utrzymuje określoną jakość.

Polaryzacja:

Polaryzacja określa kierunek pola elektrycznego fali świetlnej, który jest zawsze prostopadły do ​​kierunku propagacji. W większości przypadków światło lasera jest spolaryzowane liniowo, co oznacza, że ​​emitowane pole elektryczne jest zawsze skierowane w tym samym kierunku. Światło niespolaryzowane wytwarza pola elektryczne skierowane w wielu różnych kierunkach. Stopień polaryzacji jest zwykle wyrażany jako stosunek mocy optycznej dwóch ortogonalnych stanów polaryzacji, na przykład 100:1 lub 500:1.

Średnica belki (popularne jednostki: mm do cm):

Średnica wiązki lasera reprezentuje boczne przedłużenie wiązki lub rozmiar fizyczny prostopadły do ​​kierunku propagacji. Zwykle definiuje się ją jako szerokość 1/e2, czyli punkt, w którym natężenie wiązki osiąga 1/e2 (≈ 13,5%) wartości maksymalnej. W punkcie 1/e2 natężenie pola elektrycznego spada do 1/e (≈ 37%) wartości maksymalnej. Im większa średnica wiązki, tym większa optyka i cały system wymagany, aby uniknąć przycinania wiązki, co skutkuje większymi kosztami. Jednakże zmniejszenie średnicy wiązki zwiększa gęstość mocy/energii, co może mieć również szkodliwe skutki.

Moc lub gęstość energii (typowe jednostki: W/cm2 do MW/cm2 lub µJ/cm2 do J/cm2):

Średnica wiązki jest powiązana z gęstością mocy/energii wiązki lasera (tj. mocą/energią optyczną na jednostkę powierzchni). Gdy moc lub energia wiązki jest stała, im większa średnica wiązki, tym mniejsza gęstość mocy/energii. Lasery o dużej mocy/gęstości energii stanowią zwykle idealną końcową moc wyjściową systemu (np. w zastosowaniach związanych z cięciem laserowym lub spawaniem laserowym), ale niską. Gęstość mocy/energii lasera jest często korzystna w systemie, zapobiegając uszkodzeniom wywołanym przez laser. Zapobiega to również jonizacji powietrza w obszarach wiązki o dużej mocy i dużej gęstości energii. Z tych powodów często stosuje się ekspandery wiązki w celu zwiększenia średnicy, zmniejszając w ten sposób gęstość mocy/energii wewnątrz systemu laserowego. Należy jednak zachować ostrożność, aby nie rozszerzyć wiązki tak bardzo, że zostanie przycięta w otworze systemu, co spowoduje straty energii i możliwe uszkodzenia.