Parametri di base delsistema laser
In numerosi campi di applicazione, come la lavorazione dei materiali, la chirurgia laser e il telerilevamento, sebbene esistano molti tipi di sistemi laser, questi spesso condividono alcuni parametri fondamentali. L'adozione di una terminologia unificata per i parametri può contribuire a evitare ambiguità nell'espressione e consentire agli utenti di selezionare e configurare sistemi e componenti laser con maggiore precisione, soddisfacendo così le esigenze di scenari specifici.
Parametri di base
Lunghezza d'onda (unità di misura comuni: da nm a μm)
La lunghezza d'onda riflette le caratteristiche di frequenza delle onde luminose emesse da un laser nello spazio. Diversi scenari applicativi hanno requisiti diversi per le lunghezze d'onda: nella lavorazione dei materiali, il tasso di assorbimento dei materiali per specifiche lunghezze d'onda varia, il che influenzerà l'effetto della lavorazione. Nelle applicazioni di telerilevamento, ci sono differenze nell'assorbimento e nell'interferenza di diverse lunghezze d'onda da parte dell'atmosfera. Nelle applicazioni mediche, l'assorbimento dei laser da parte di persone con diversi colori della pelle varia anche a seconda della lunghezza d'onda. A causa del punto focale più piccolo, i laser a lunghezza d'onda più corta edispositivi ottici laserHanno il vantaggio di consentire la creazione di elementi piccoli e precisi, generando un riscaldamento periferico minimo. Tuttavia, rispetto ai laser con lunghezze d'onda maggiori, sono generalmente più costosi e più soggetti a danni.
2. Potenza ed energia (unità di misura comuni: W o J)
La potenza del laser viene solitamente misurata in watt (W) e viene utilizzata per misurare la potenza di uscita dei laser a emissione continua o la potenza media dei laser a impulsi. Nei laser a impulsi, l'energia di un singolo impulso è direttamente proporzionale alla potenza media e inversamente proporzionale alla frequenza di ripetizione, con l'unità di misura joule (J). Maggiore è la potenza o l'energia, maggiore è in genere il costo del laser, maggiori sono i requisiti di dissipazione del calore e, di conseguenza, aumenta anche la difficoltà di mantenere una buona qualità del fascio.
Energia dell'impulso = frequenza media di ripetizione della potenza Energia dell'impulso = frequenza media di ripetizione della potenza
3. Durata dell'impulso (unità di misura comuni: da fs a ms)
La durata di un impulso laser, nota anche come larghezza dell'impulso, è generalmente definita come il tempo necessario affinché l'impulsolaserpotenza per aumentare fino alla metà del suo picco (FWHM) (Figura 1). La larghezza dell'impulso dei laser ultrarapidi è estremamente breve, tipicamente compresa tra picosecondi (10⁻¹² secondi) e attosecondi (10⁻¹⁸ secondi).
4. Frequenza di ripetizione (unità di misura comuni: Hz a MHz)
La frequenza di ripetizione di unlaser pulsato(ovvero, la frequenza di ripetizione degli impulsi) descrive il numero di impulsi emessi al secondo, cioè il reciproco della spaziatura tra gli impulsi di temporizzazione (Figura 1). Come accennato in precedenza, la frequenza di ripetizione è inversamente proporzionale all'energia dell'impulso e direttamente proporzionale alla potenza media. Sebbene la frequenza di ripetizione dipenda solitamente dal mezzo di guadagno del laser, in molti casi può variare. Maggiore è la frequenza di ripetizione, minore è il tempo di rilassamento termico della superficie dell'elemento ottico del laser e del punto focale finale, consentendo così al materiale di riscaldarsi più rapidamente.
5. Lunghezza di coerenza (unità di misura comuni: da mm a cm)
I laser possiedono coerenza, ovvero una relazione fissa tra i valori di fase del campo elettrico in momenti o posizioni diverse. Questo è dovuto al fatto che i laser vengono generati per emissione stimolata, a differenza della maggior parte delle altre sorgenti luminose. Durante l'intero processo di propagazione, la coerenza si indebolisce gradualmente e la lunghezza di coerenza del laser definisce la distanza alla quale la sua coerenza temporale mantiene una certa massa.
6. Polarizzazione
La polarizzazione definisce la direzione del campo elettrico delle onde luminose, che è sempre perpendicolare alla direzione di propagazione. Nella maggior parte dei casi, i laser sono polarizzati linearmente, il che significa che il campo elettrico emesso punta sempre nella stessa direzione. La luce non polarizzata genera campi elettrici orientati in molte direzioni diverse. Il grado di polarizzazione viene solitamente espresso come rapporto tra la potenza ottica di due stati di polarizzazione ortogonali, ad esempio 100:1 o 500:1.
Data di pubblicazione: 2 settembre 2025