Parâmetros básicos do sistema laser

Parâmetros básicos dosistema laser

Em inúmeras áreas de aplicação, como processamento de materiais, cirurgia a laser e sensoriamento remoto, embora existam muitos tipos de sistemas a laser, eles geralmente compartilham alguns parâmetros essenciais comuns. Estabelecer um sistema unificado de terminologia de parâmetros pode ajudar a evitar confusões na expressão e permitir que os usuários selecionem e configurem sistemas e componentes a laser com mais precisão, atendendo assim às necessidades de cenários específicos.

Parâmetros básicos

Comprimento de onda (unidades comuns: nm a μm)

O comprimento de onda reflete as características de frequência das ondas de luz emitidas por um laser no espaço. Diferentes cenários de aplicação têm diferentes requisitos para os comprimentos de onda: no processamento de materiais, a taxa de absorção dos materiais para comprimentos de onda específicos varia, o que afetará o efeito do processamento. Em aplicações de sensoriamento remoto, existem diferenças na absorção e interferência de diferentes comprimentos de onda pela atmosfera. Em aplicações médicas, a absorção de lasers por pessoas com diferentes cores de pele também varia dependendo do comprimento de onda. Devido ao ponto focal menor, lasers de comprimento de onda mais curto edispositivos ópticos a laserPossuem a vantagem de criar detalhes pequenos e precisos, gerando muito pouco aquecimento periférico. No entanto, em comparação com lasers de comprimento de onda maior, geralmente são mais caros e mais propensos a danos.

2. Potência e energia (Unidades comuns: W ou J)

A potência do laser é geralmente medida em watts (W) e é usada para medir a potência de saída de lasers contínuos ou a potência média de lasers pulsados. Para lasers pulsados, a energia de um único pulso é diretamente proporcional à potência média e inversamente proporcional à frequência de repetição, cuja unidade é o joule (J). Quanto maior a potência ou energia, maior será o custo do laser, maior será a necessidade de dissipação de calor e maior será a dificuldade de manter uma boa qualidade do feixe.

Energia do pulso = taxa média de repetição da potência

3. Duração do pulso (Unidades comuns: fs a ms)

A duração de um pulso de laser, também conhecida como largura de pulso, é geralmente definida como o tempo que leva para o pulso atingir o alvo.laserA potência aumenta até metade do seu pico (FWHM) (Figura 1). A largura de pulso dos lasers ultrarrápidos é extremamente curta, variando tipicamente de picossegundos (10⁻¹² segundos) a attossegundos (10⁻¹⁸ segundos).

4. Taxa de repetição (Unidades comuns: Hz a MHz)

A taxa de repetição de umlaser pulsadoA frequência de repetição (ou seja, a frequência de repetição de pulsos) descreve o número de pulsos emitidos por segundo, ou seja, o inverso do espaçamento entre os pulsos (Figura 1). Como mencionado anteriormente, a taxa de repetição é inversamente proporcional à energia do pulso e diretamente proporcional à potência média. Embora a taxa de repetição geralmente dependa do meio de ganho do laser, em muitos casos, ela pode variar. Quanto maior a taxa de repetição, menor o tempo de relaxamento térmico da superfície do elemento óptico do laser e do ponto focalizado final, permitindo assim que o material aqueça mais rapidamente.

5. Comprimento de coerência (Unidades comuns: mm a cm)

Os lasers possuem coerência, o que significa que existe uma relação fixa entre os valores de fase do campo elétrico em diferentes instantes ou posições. Isso ocorre porque os lasers são gerados por emissão estimulada, diferentemente da maioria das outras fontes de luz. Durante todo o processo de propagação, a coerência enfraquece gradualmente, e o comprimento de coerência do laser define a distância na qual sua coerência temporal mantém uma determinada intensidade.

6. Polarização

A polarização define a direção do campo elétrico das ondas de luz, que é sempre perpendicular à direção de propagação. Na maioria dos casos, os lasers são linearmente polarizados, o que significa que o campo elétrico emitido aponta sempre na mesma direção. A luz não polarizada gera campos elétricos apontando em muitas direções diferentes. O grau de polarização é geralmente expresso como a razão entre a potência óptica de dois estados de polarização ortogonais, como 100:1 ou 500:1.