Parâmetros importantes de caracterização de desempenho do sistema laser

1. Comprimento de onda (unidade: nm para μm)

Ocomprimento de onda do laserrepresenta o comprimento de onda da onda eletromagnética transportada pelo laser. Comparado a outros tipos de luz, uma característica importante dalaseré que ele é monocromático, o que significa que seu comprimento de onda é muito puro e tem apenas uma frequência bem definida.

A diferença entre os diferentes comprimentos de onda do laser:

O comprimento de onda do laser vermelho é geralmente entre 630 nm-680 nm, e a luz emitida é vermelha, sendo também o laser mais comum (usado principalmente no campo de luz de alimentação médica, etc.);

O comprimento de onda do laser verde é geralmente de cerca de 532 nm (usado principalmente na área de medição de alcance de laser, etc.);

O comprimento de onda do laser azul geralmente fica entre 400 nm e 500 nm (usado principalmente para cirurgia a laser);

Laser UV entre 350 nm-400 nm (usado principalmente em biomedicina);

O laser infravermelho é o mais especial, de acordo com a faixa de comprimento de onda e o campo de aplicação. O comprimento de onda do laser infravermelho está geralmente na faixa de 700 nm a 1 mm. A faixa de infravermelho pode ser dividida em três subfaixas: infravermelho próximo (NIR), infravermelho médio (MIR) e infravermelho distante (FIR). A faixa de comprimento de onda do infravermelho próximo é de cerca de 750 nm a 1400 nm, sendo amplamente utilizada em comunicação por fibra óptica, imagens biomédicas e equipamentos de visão noturna infravermelha.

2. Potência e energia (unidade: W ou J)

Potência do laseré usado para descrever a potência óptica de saída de um laser de onda contínua (CW) ou a potência média de um laser pulsado. Além disso, os lasers pulsados ​​são caracterizados pelo fato de que sua energia de pulso é proporcional à potência média e inversamente proporcional à taxa de repetição do pulso, e lasers com maior potência e energia geralmente produzem mais calor residual.

A maioria dos feixes de laser possui um perfil gaussiano, de modo que a irradiância e o fluxo são mais altos no eixo óptico do laser e diminuem à medida que o desvio do eixo óptico aumenta. Outros lasers possuem perfis de feixe de topo plano que, diferentemente dos feixes gaussianos, apresentam um perfil de irradiância constante em toda a seção transversal do feixe de laser e um rápido declínio na intensidade. Portanto, os lasers de topo plano não apresentam irradiância de pico. A potência de pico de um feixe gaussiano é o dobro da de um feixe de topo plano com a mesma potência média.

3. Duração do pulso (unidade: fs para ms)

A duração do pulso do laser (ou seja, largura do pulso) é o tempo que o laser leva para atingir metade da potência óptica máxima (FWHM).

 

4. Taxa de repetição (unidade: Hz para MHz)

A taxa de repetição de umalaser pulsado(ou seja, a taxa de repetição do pulso) descreve o número de pulsos emitidos por segundo, ou seja, o recíproco do espaçamento dos pulsos da sequência temporal. A taxa de repetição é inversamente proporcional à energia do pulso e proporcional à potência média. Embora a taxa de repetição geralmente dependa do meio de ganho do laser, em muitos casos, ela pode ser alterada. Uma taxa de repetição mais alta resulta em um tempo de relaxamento térmico menor para a superfície e o foco final do elemento óptico do laser, o que, por sua vez, leva a um aquecimento mais rápido do material.

5. Divergência (unidade típica: mrad)

Embora os feixes de laser sejam geralmente considerados colimatórios, eles sempre apresentam um certo grau de divergência, que descreve a extensão em que o feixe diverge ao longo de uma distância crescente a partir da cintura do feixe de laser devido à difração. Em aplicações com longas distâncias de trabalho, como sistemas LiDAR, onde os objetos podem estar a centenas de metros de distância do sistema de laser, a divergência torna-se um problema particularmente importante.

6. Tamanho do ponto (unidade: μm)

O tamanho do ponto do feixe de laser focalizado descreve o diâmetro do feixe no ponto focal do sistema de lentes de foco. Em muitas aplicações, como processamento de materiais e cirurgia médica, o objetivo é minimizar o tamanho do ponto. Isso maximiza a densidade de potência e permite a criação de características particularmente finas. Lentes asféricas são frequentemente utilizadas em vez de lentes esféricas tradicionais para reduzir aberrações esféricas e produzir um ponto focal menor.

7. Distância de trabalho (unidade: μm para m)

A distância operacional de um sistema laser é geralmente definida como a distância física entre o elemento óptico final (geralmente uma lente de foco) e o objeto ou superfície focalizada pelo laser. Certas aplicações, como lasers médicos, geralmente buscam minimizar a distância operacional, enquanto outras, como sensoriamento remoto, geralmente buscam maximizar seu alcance de distância operacional.