Erinevates rakendustes, nagu materjalitöötlus, laserkirurgia, kaugseire ja eritilasermärgistus, on olemas mitmesuguseid tavalisi lasersüsteeme. Paljud neist lasersüsteemidest jagavad põhiparameetreid. Nende parameetrite jaoks universaalsete terminite kehtestamine võib vältida valeandmete esitamist ning nendest terminitest aru saades saate lasersüsteemid ja -komponendid oma rakendusvajadustele vastavaks õigesti määrata.
Joonis 1: Levinud lasermaterjalide töötlemise süsteemi skemaatiline diagramm, kus lasersüsteemi 10 põhiparameetrit on tähistatud vastavate numbritega
NR.1 Lainepikkus: Laseri lainepikkus on põhiparameeter, mis kirjeldab kiiratava valguslaine ruumilist sagedust. Erinevate lainepikkustega laserid mängivad rolli erinevates rakendustes. Materjali töötlemisel on erinevatel materjalidel erinevad neeldumisomadused erinevate lainepikkuste jaoks, seega on ka interaktsioon materjaliga erinev. Lühema lainepikkusega laseritel ja laseroptikatel on eelised väikeste ja täpsete funktsioonide loomisel, kus perifeerne soojendus on väiksem. Need seadmed on aga tavaliselt kallimad ja hapramad võrreldes pikema lainepikkusega laseritega.
NR.2 Võimsus: Laseri võimsust mõõdetakse tavaliselt vattides (W), mida kasutatakse pidevlaine (CW) laserite optilise väljundvõimsuse või impulsslaserite keskmise võimsuse kirjeldamiseks. Impulsslaserite omadus on see, et nende impulsienergia on otseselt võrdeline keskmise võimsusega ja pöördvõrdeline kordussagedusega. Energia ühik on džauli (J). Seetõttu saab impulsi energiat arvutada, jagades keskmise võimsuse kordussagedusega.
Joonis 2: impulsienergia, kordussageduse ja impulsslaserite keskmise võimsuse vahelise seose visuaalne esitus Suurema võimsusega ja energiaga laserid on üldiselt kallimad ja tekitavad rohkem heitsoojust. Kui võimsus ja energia suurenevad, muutub kaugtule kvaliteedi säilitamine üha keerulisemaks.
NR.3 Impulsi kestus:Laseri impulsi kestust või impulsi laiust määratletakse tavaliselt kui aega, mis kulub laseril poole oma maksimaalsest optilisest võimsusest (FWHM) jõudmiseks. Ülikiireid lasereid iseloomustavad lühikesed impulsside kestused, mis ulatuvad pikosekunditest (10-12 sekundit) attosekundini (10-18 sekundit).
Joonis 3: Impulsslaseri impulsside intervall on kordussageduse pöördväärtus
NR.4 Kordussagedus:Impulsslaseri kordussagedus kirjeldab kiiratavate impulsside arvu sekundis, mis on impulsside vahelise aja pöördväärtus. Vastupidiselt varem mainitule on kordussagedus pöördvõrdeline impulsi energiaga ja otseselt proportsionaalne keskmise võimsusega. Suurem kordussagedus tähendab, et laseri optilise elemendi pinna ja lõpliku fokusseeritud koha termiline lõdvestusaeg on lühem, seega on materjali kuumenemiskiirus kiirem.
NR.5 Sidususe pikkus:Laseritel on koherentsus, mis tähendab, et elektrivälja faasiväärtuste vahel eri aegadel või positsioonidel on fikseeritud seos. See omadus tuleneb asjaolust, et lasereid toodetakse stimuleeritud emissiooniga, mis erineb enamikust muud tüüpi valgusallikatest. Kuigi laseri koherentsus levimise ajal järk-järgult nõrgeneb, määrab laseri koherentsuse pikkus kauguse, mille juures selle ajaline koherentsus jääb teatud tasemele.
NR.6 Polarisatsioon:Polarisatsioon määrab valguslaine elektrivälja suuna, mis on alati levimissuunaga risti. Enamasti on laser lineaarselt polariseeritud, see tähendab, et kiiratav elektriväli on alati suunatud samas suunas. Seevastu polariseerimata valgus tekitab paljudes erinevates suundades olevaid elektrivälju. Polarisatsiooni väljendatakse tavaliselt valguse võimsuse suhtena kahe ortogonaalse polarisatsiooni oleku vahel, näiteks 100:1 või 500:1.
NR.7 Tala läbimõõt: Laseri kiire läbimõõt kirjeldab kiire külgsuunalist pikenemist, st füüsilist suurust, mis on risti levimissuunaga. Tavaliselt määratakse tala läbimõõt 1/e² laiusel, st kohas, kus kiire intensiivsus jõuab 1/e² (umbes 13,5%) maksimaalsest väärtusest. Sel hetkel langeb elektrivälja tugevus 1/e-ni (umbes 37%) maksimaalsest väärtusest. Mida suurem on kiire läbimõõt, seda suuremad on optilised komponendid ja kogu süsteem, mis on vajalik kiire lõikamise vältimiseks, mille tulemuseks on suuremad kulud. Kuid kiire läbimõõdu vähendamine suurendab võimsust/energiatihedust, mis toob kaasa ka kahjulikke mõjusid.
NR.8 Võimsus või energiatihedus: Võimsus või energiatihedus viitab kiire võimsusele või energiale pindalaühiku kohta. Tala läbimõõt on tihedalt seotud võimsuse/energiatihedusega. Kui kiire võimsus või energia jääb konstantseks, siis mida suurem on kiire läbimõõt, seda väiksem on võimsus/energiatihedus. Üldiselt on suure võimsuse/energiatihedusega laserid süsteemi ideaalne lõppväljund, näiteks laserlõikamisel või laserkeevitamisel. Madala võimsuse/energiatihedusega laserid on aga süsteemi sisemiselt kasulikud, võivad vähendada laserite tekitatud kahjustusi ja takistada kiire suure võimsusega/suure energiatihedusega ala õhku ioniseerimast.
NR.9 Tala profiil: Tala profiil kirjeldab tala jaotumise intensiivsust ristlõikel. Levinud talade profiilid hõlmavad Gaussi talasid ja lametalasid ning nende talaprofiilid järgivad vastavalt Gaussi ja lameda ülaosa funktsioone. Kuid kuna laseri sees on alati teatud arv kuumi punkte või võnkumisi, ei suuda ükski laser tekitada täiuslikku Gaussi kiirt või täiuslikku lameda tala kiirt, mis sobib ideaalselt ideaalse kiire profiiliga. Laseri tegeliku kiire profiili ja ideaalse kiirprofiili erinevust kirjeldatakse tavaliselt mitme mõõteindikaatoriga (sh laseri M² koefitsient).
NR.10 Lahknevus:Kuigi inimesed arvavad tavaliselt, et laserkiir on kollimeeritud valgus, on laserkiirel alati teatud lahknevus. Divergents kirjeldab kiire difusiooni astet talje vöö suhtes pärast difraktsioonist tingitud kauglevi. Pikkade töökaugustega rakendustes, näiteks laserradarisüsteemides, kus sihtmärk ja lasersüsteem võivad asuda teineteisest sadade meetrite kaugusel, muutub lahknevus eriti oluliseks probleemiks. Kiire divergents määratakse tavaliselt laseri poolnurgaga ja Gaussi kiire lahknemisnurk (θ) on defineeritud nii, et λ on laseri lainepikkus ja w 0 on laserkiire vöökoht.
NR.11 Koha suurus: Punkti suurus kirjeldab fokusseeritud laserkiire punkti läbimõõtu, mis asub teravustamisläätsede süsteemi fookuses. Paljudes rakendustes, nagu materjalitöötlus ja meditsiiniline kirurgia, on meie eesmärk minimeerida koha suurust. See võib maksimeerida võimsustihedust ja luua eriti peeneid funktsioone. Asfäärilisi läätsi kasutatakse sageli traditsiooniliste sfääriliste läätsede asendamiseks, et vähendada sfäärilisi aberratsioone ja vähendada laigu suurust. Teatud tüüpi lasersüsteemide puhul ei fokuseeri laser laserit lõpuks täppi, seega antud juhul see parameeter ei kehti.
Joonis 5: Itaalia Tehnoloogiainstituudis läbiviidud lasermikrotöötluskatsed näitavad, et nanosekundilise laserpuurimissüsteemi ablatsioonitõhusus suureneb kümme korda, kui täpi suurust vähendatakse konstantse voo korral 220 mikronilt 9 mikronile.
