Importanti parametri di caratterizzazione delle prestazioni disistema laser
1. Lunghezza d'onda (unità: da nm a μm)
ILlunghezza d'onda laserrappresenta la lunghezza d'onda dell'onda elettromagnetica trasportata dal laser. Rispetto ad altri tipi di luce, una caratteristica importante dilaserè che è monocromatica, 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 630nm e 680nm e la luce emessa è rossa, ed è anche il laser più comune (utilizzato principalmente nel campo della luce di alimentazione medica, ecc.);
La lunghezza d'onda del laser verde è generalmente di circa 532 nm (utilizzata principalmente nel campo della telemetria 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 specifico. In base all'intervallo di lunghezza d'onda e al campo di applicazione, la lunghezza d'onda del laser a infrarossi si colloca generalmente nell'intervallo 700 nm-1 mm. La banda dell'infrarosso 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 compreso tra 750 nm e 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: W o J)
Potenza laserViene utilizzato 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 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, quindi 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 di fascio a sommità piatta che, a differenza dei fasci gaussiani, presentano un profilo di irradianza costante lungo la sezione trasversale del fascio laser e un rapido declino dell'intensità. Pertanto, i laser a sommità piatta non presentano un picco di irradianza. La potenza di picco di un fascio gaussiano è doppia rispetto a quella di un fascio a sommità piatta con la stessa potenza media.
3. Durata dell'impulso (unità: fs a ms)
La durata dell'impulso laser (ovvero la larghezza dell'impulso) è il tempo impiegato dal laser per raggiungere metà della sua potenza ottica massima (FWHM).
4. Frequenza di ripetizione (unità: Hz a MHz)
Il tasso di ripetizione di unlaser pulsato(ovvero la frequenza di ripetizione degli impulsi) descrive il numero di impulsi emessi al secondo, ovvero il reciproco della spaziatura temporale degli impulsi. La frequenza di ripetizione è inversamente proporzionale all'energia dell'impulso e alla potenza media. Sebbene la frequenza di ripetizione dipenda solitamente dal mezzo di guadagno del laser, in molti casi può essere modificata. Una frequenza di ripetizione più elevata si traduce in un tempo di rilassamento termico più breve per la superficie e la messa a 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 raggi laser siano generalmente considerati collimatori, contengono sempre una certa divergenza, che descrive la misura in cui il raggio diverge su una distanza crescente dal centro 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 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 ridurre al minimo la dimensione dello spot. Questo massimizza la densità di potenza e consente la creazione di dettagli a grana particolarmente fine. Le lenti asferiche vengono spesso utilizzate al posto delle tradizionali lenti sferiche per ridurre le aberrazioni sferiche e produrre uno spot focale più piccolo.
7. Distanza di lavoro (unità: μm a m)
La distanza operativa di un sistema laser è solitamente definita come la distanza fisica tra l'elemento ottico finale (solitamente una lente di focalizzazione) e l'oggetto o la superficie su cui il laser si concentra. Alcune applicazioni, come i laser medicali, mirano in genere a ridurre al minimo la distanza operativa, mentre altre, come il telerilevamento, mirano in genere a massimizzare l'intervallo di distanza operativa.
Data di pubblicazione: 11-06-2024