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 dilaserè che è monocromatico, il che significa che la sua lunghezza d'onda è molto pura e ha 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, ed è anche il laser più comune (utilizzato principalmente nel campo della luce per l'alimentazione medica, ecc.);

La lunghezza d'onda del laser verde è generalmente di circa 532 nm (utilizzata principalmente nel campo della misurazione del raggio 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 350nm-400nm (utilizzato principalmente in biomedicina);

Il laser a infrarossi è il più speciale, a seconda della gamma di lunghezze d'onda e del campo di applicazione, la lunghezza d'onda del laser a infrarossi si trova generalmente nell'intervallo di 700 nm-1 mm. La banda dell'infrarosso può essere ulteriormente suddivisa in tre sottobande: vicino infrarosso (NIR), medio infrarosso (MIR) e lontano infrarosso (FIR). La gamma di lunghezze d'onda del vicino infrarosso è di circa 750 nm-1400 nm, che è ampiamente utilizzata nella comunicazione in fibra ottica, nell'imaging biomedico e nelle apparecchiature per la visione notturna a infrarossi.

2. Potenza ed energia (unità: W o J)

Potenza del laserè usato per descrivere la potenza ottica di un laser a onda continua (CW) o la potenza media di un laser pulsato. Inoltre, i laser pulsati sono caratterizzati dal fatto che la loro energia di impulso è proporzionale alla potenza media e inversamente proporzionale alla velocità di ripetizione dell'impulso, mentre i laser con potenza ed energia più elevate producono solitamente più calore disperso.

La maggior parte dei raggi laser ha un profilo gaussiano, quindi l'irradianza e il flusso sono entrambi massimi sull'asse ottico del laser e diminuiscono all'aumentare della deviazione dall'asse ottico. Altri laser hanno profili del fascio a sommità piatta che, a differenza dei fasci gaussiani, hanno un profilo di irradianza costante attraverso la sezione trasversale del fascio laser e un rapido declino dell'intensità. Pertanto, i laser a sommità piatta non hanno irradianza di picco. La potenza di picco di un raggio gaussiano è doppia rispetto a quella di un raggio a sommità 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 impiegato dal laser per raggiungere la metà della potenza ottica massima (FWHM).

 

4. Frequenza di ripetizione (unità: da Hz a MHz)

Il tasso di ripetizione di alaser pulsato(cioè la frequenza di ripetizione degli impulsi) descrive il numero di impulsi emessi al secondo, ovvero il reciproco della spaziatura degli impulsi della sequenza temporale. La frequenza di ripetizione è inversamente proporzionale all'energia dell'impulso e proporzionale alla potenza media. Sebbene la velocità di ripetizione dipenda solitamente dal mezzo di guadagno del laser, in molti casi è possibile modificare la velocità di ripetizione. Una frequenza di ripetizione più elevata si traduce in un tempo di rilassamento termico più breve per la superficie e il fuoco finale dell'elemento ottico laser, che a sua volta porta a un riscaldamento più rapido del materiale.

5. Divergenza (unità tipica: mrad)

Sebbene i raggi laser siano generalmente considerati collimanti, contengono sempre una certa divergenza, che descrive la misura in cui il raggio diverge su una distanza crescente dalla parte centrale del raggio laser a causa della diffrazione. Nelle applicazioni con lunghe distanze di lavoro, come i 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 raggio nel punto focale del sistema di lenti di focalizzazione. In molte applicazioni, come la lavorazione dei materiali e la chirurgia medica, l'obiettivo è ridurre al minimo le dimensioni dello spot. Ciò massimizza la densità di potenza e consente la creazione di caratteristiche a grana particolarmente fine. Le lenti asferiche vengono spesso utilizzate al posto delle tradizionali lenti sferiche per ridurre le aberrazioni sferiche e produrre una dimensione del punto focale più piccola.

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

La distanza operativa di un sistema laser è solitamente definita come la distanza fisica dall'elemento ottico finale (solitamente una lente di focalizzazione) all'oggetto o alla superficie su cui si concentra il laser. Alcune applicazioni, come i laser medicali, in genere cercano di ridurre al minimo la distanza operativa, mentre altre, come il telerilevamento, mirano in genere a massimizzare la portata della distanza operativa.