Parâmetros importantes de caracterização de desempenho de um sistema laser

1. Comprimento de onda (unidade: nm a 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 delaserÉ monocromática, o que significa que seu comprimento de onda é muito puro e possui apenas uma frequência bem definida.

A diferença entre os diferentes comprimentos de onda do laser:

O comprimento de onda do laser vermelho situa-se geralmente entre 630 nm e 680 nm, e a luz emitida é vermelha, sendo também o laser mais comum (utilizado principalmente na área da alimentação médica, etc.);

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

O comprimento de onda do laser azul situa-se geralmente entre 400 nm e 500 nm (utilizado principalmente em cirurgia a laser);

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

O laser infravermelho é o mais especial, e de acordo com a faixa de comprimento de onda e o campo de aplicação, o comprimento de onda do laser infravermelho geralmente se situa na faixa de 700 nm a 1 mm. A banda infravermelha pode ser subdividida em três subbandas: infravermelho próximo (NIR), infravermelho médio (MIR) e infravermelho distante (FIR). A faixa de comprimento de onda do infravermelho próximo é de aproximadamente 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 utilizado 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 ​​caracterizam-se pelo facto de a sua energia de pulso ser proporcional à potência média e inversamente proporcional à taxa de repetição do pulso, sendo que 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 máximos no eixo óptico do laser e diminuem à medida que o desvio em relação ao eixo óptico aumenta. Outros lasers possuem perfis de feixe de topo plano que, diferentemente dos feixes gaussianos, apresentam um perfil de irradiância constante ao longo da seção transversal do feixe e um rápido declínio na intensidade. Portanto, lasers de topo plano não possuem irradiância de pico. A potência de pico de um feixe gaussiano é o dobro da potência de pico de um feixe de topo plano com a mesma potência média.

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

A duração do pulso de laser (ou seja, a largura do pulso) é o tempo necessário para que o laser atinja metade da potência óptica máxima (FWHM).

 

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

A taxa de repetição de umlaser pulsadoA taxa de repetição (ou seja, a taxa de repetição de pulsos) descreve o número de pulsos emitidos por segundo, ou seja, o inverso do espaçamento entre os pulsos na 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 mais curto 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 colimadores, 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 do ponto focal, devido à difração. Em aplicações com longas distâncias de operação, como sistemas LiDAR, onde os objetos podem estar a centenas de metros do sistema laser, a divergência torna-se um problema particularmente importante.

6. Tamanho do ponto (unidade: μm)

O tamanho do ponto focal do feixe de laser descreve o diâmetro do feixe no ponto focal do sistema de lentes de focalização. 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 detalhes particularmente finos. Lentes asféricas são frequentemente usadas em vez de lentes esféricas tradicionais para reduzir as aberrações esféricas e produzir um ponto focal menor.

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

A distância de operação de um sistema a laser é geralmente definida como a distância física entre o elemento óptico final (normalmente uma lente de focalização) e o objeto ou superfície em que o laser focaliza. Certas aplicações, como lasers médicos, normalmente buscam minimizar a distância de operação, enquanto outras, como sensoriamento remoto, normalmente visam maximizar seu alcance de operação.