Importanti parametri di caratterizzazione delle prestazioni del sistema laser

1. Lunghezza d'onda (unità: da nm a μm)

ILlunghezza d'onda del laserrappresenta la lunghezza d'onda dell'onda elettromagnetica trasportata dal laser. Rispetto ad altri tipi di luce, una caratteristica importante dilaserLa sua caratteristica principale è che è monocromatica, ovvero la sua lunghezza d'onda è molto pura e possiede una sola frequenza ben definita.

La differenza tra le diverse lunghezze d'onda del laser:

La lunghezza d'onda del laser rosso è generalmente compresa tra 630 nm e 680 nm, e la luce emessa è rossa; è anche il laser più comune (utilizzato principalmente nel campo dell'alimentazione medica, ecc.).

La lunghezza d'onda del laser verde è generalmente di circa 532 nm (utilizzato principalmente nel campo della misurazione laser, ecc.);

La lunghezza d'onda del laser blu è generalmente compresa tra 400 nm e 500 nm (utilizzata principalmente per la chirurgia laser);

Laser UV tra 350 nm e 400 nm (utilizzato principalmente in biomedicina);

Il laser a infrarossi è il più particolare, in base all'intervallo di lunghezza d'onda e al campo di applicazione. La lunghezza d'onda del laser a infrarossi si trova generalmente nell'intervallo 700 nm-1 mm. La banda infrarossa può essere ulteriormente suddivisa in tre sottobande: infrarosso vicino (NIR), infrarosso medio (MIR) e infrarosso lontano (FIR). L'intervallo di lunghezza d'onda del vicino infrarosso è di circa 750 nm-1400 nm, ed è ampiamente utilizzato nelle comunicazioni in fibra ottica, nell'imaging biomedico e nelle apparecchiature per la visione notturna a infrarossi.

2. Potenza ed energia (unità di misura: W o J)

Potenza laserSi usa per descrivere la potenza ottica in uscita di un laser a onda continua (CW) o la potenza media di un laser pulsato. Inoltre, i laser pulsati sono caratterizzati dal fatto che l'energia dell'impulso è proporzionale alla potenza media e inversamente proporzionale alla frequenza di ripetizione dell'impulso, e i laser con potenza ed energia maggiori solitamente producono più calore di scarto.

La maggior parte dei fasci laser ha un profilo gaussiano, per cui sia l'irradianza che il flusso sono massimi sull'asse ottico del laser e diminuiscono all'aumentare della deviazione dall'asse ottico. Altri laser hanno profili a cima piatta che, a differenza dei fasci gaussiani, presentano un profilo di irradianza costante lungo la sezione trasversale del fascio laser e un rapido calo di intensità. Pertanto, i laser a cima piatta non hanno un picco di irradianza. La potenza di picco di un fascio gaussiano è il doppio di quella di un fascio a cima piatta con la stessa potenza media.

3. Durata dell'impulso (unità: da fs a ms)

La durata dell'impulso laser (ovvero la larghezza dell'impulso) è il tempo necessario affinché il laser raggiunga la metà della potenza ottica massima (FWHM).

 

4. Frequenza di ripetizione (unità: 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 temporale tra gli impulsi. La frequenza di ripetizione è inversamente proporzionale all'energia dell'impulso e proporzionale alla potenza media. Sebbene la frequenza di ripetizione dipenda solitamente dal mezzo di guadagno del laser, in molti casi è possibile modificarla. Una frequenza di ripetizione più elevata comporta un tempo di rilassamento termico più breve per la superficie e il fuoco finale dell'elemento ottico laser, il che a sua volta porta a un riscaldamento più rapido del materiale.

5. Divergenza (unità tipica: mrad)

Sebbene i fasci laser siano generalmente considerati collimatori, presentano sempre una certa divergenza, che descrive la misura in cui il fascio diverge con l'aumentare della distanza dal punto focale a causa della diffrazione. Nelle applicazioni con lunghe distanze di lavoro, come nei sistemi liDAR, dove gli oggetti possono trovarsi a centinaia di metri di distanza dal sistema laser, la divergenza diventa un problema particolarmente importante.

6. Dimensione del punto (unità: μm)

La dimensione dello spot del raggio laser focalizzato descrive il diametro del fascio nel punto focale del sistema di lenti di focalizzazione. In molte applicazioni, come la lavorazione dei materiali e la chirurgia medica, l'obiettivo è minimizzare la dimensione dello spot. Ciò massimizza la densità di potenza e consente la creazione di caratteristiche particolarmente fini. Le lenti asferiche vengono spesso utilizzate al posto delle tradizionali lenti sferiche per ridurre le aberrazioni sferiche e produrre una dimensione dello spot focale più piccola.

7. Distanza di lavoro (unità: da μm a m)

La distanza operativa di un sistema laser è generalmente definita come la distanza fisica tra l'elemento ottico finale (di solito una lente di focalizzazione) e l'oggetto o la superficie su cui il laser si focalizza. Alcune applicazioni, come i laser medicali, mirano in genere a minimizzare la distanza operativa, mentre altre, come il telerilevamento, puntano a massimizzarne il raggio d'azione.