Materiallarni qayta ishlash, lazer jarrohligi va masofadan zondlash kabi turli xil ilovalar uchun umumiy maqsadli lazer tizimlarining keng doirasi mavjud, ammo ko'plab lazer tizimlari umumiy asosiy parametrlarga ega. Ushbu parametrlar uchun umumiy terminologiyani o'rnatish tushunmovchiliklarning oldini oladi va ularni tushunish dastur talablariga javob beradigan lazer tizimlari va komponentlarini to'g'ri spetsifikatsiya qilish imkonini beradi.
Asosiy parametrlar
Quyidagi asosiy parametrlar lazer tizimining eng asosiy tushunchalari bo'lib, yanada rivojlangan nuqtalarni tushunish uchun zarurdir.
1: To‘lqin uzunligi (odatiy birliklar: nm dan mkm gacha)
Lazerning to'lqin uzunligi chiqarilgan yorug'lik to'lqinining fazoviy chastotasini tavsiflaydi. Berilgan foydalanish holati uchun optimal to'lqin uzunligi dasturga juda bog'liq. Materiallarni qayta ishlashda turli materiallar to'lqin uzunligiga bog'liq bo'lgan noyob assimilyatsiya xususiyatlariga ega bo'lib, bu material bilan turli xil o'zaro ta'sirlarga olib keladi. Xuddi shunday, masofadan zondlashda atmosferaning yutilishi va interferensiyasi ma'lum to'lqin uzunliklariga boshqacha ta'sir qilishi mumkin va tibbiy lazer ilovalarida turli komplekslar ma'lum to'lqin uzunliklarini boshqacha qabul qilishi mumkin. Qisqaroq to'lqin uzunligi lazerlari va lazer optikasi minimal periferik isitish bilan kichik, aniq xususiyatlarni yaratishga yordam beradi, chunki fokus nuqtasi kichikroq. Biroq, ular odatda uzunroq to'lqin uzunlikdagi lazerlarga qaraganda qimmatroq va oson shikastlanadi.
2: Quvvat va energiya (odatiy birliklar: Vt yoki J)
Lazerning kuchi vattlarda (Vt) o'lchanadi va doimiy to'lqin (CW) lazerining optik quvvatini yoki impulsli lazerning o'rtacha quvvatini tavsiflash uchun ishlatiladi. Impulsli lazerlar, shuningdek, o'rtacha quvvatga mutanosib va lazerning takrorlanish tezligiga teskari proportsional bo'lgan puls energiyasi bilan ham tavsiflanadi (2-rasm). Energiya joulda (J) o'lchanadi.
Yuqori quvvat va energiya lazerlari odatda qimmatroq va ular ko'proq chiqindi issiqlik ishlab chiqaradi. Yuqori nur sifatini saqlab qolish ham kuch va energiya oshishi bilan qiyinlashadi.
3: Pulsning davomiyligi (odatiy birliklar: fs dan ms gacha)
Lazer zarbasining davomiyligi yoki puls kengligi odatda lazer nuri kuchining vaqtga nisbatan yarim maksimal (FWHM)dagi to'liq kengligi sifatida aniqlanadi (3-rasm). Ultrafast lazerlar materiallarni aniq qayta ishlash va tibbiy lazerlarni o'z ichiga olgan turli xil ilovalarda juda ko'p afzalliklarni taqdim etadi va qisqa puls davomiyligi taxminan pikosekundlar (10-12 soniya) dan attosekundlar (10-18 sekund)gacha bo'lganligi bilan tavsiflanadi.
4: Takrorlash tezligi (odatiy birliklar: Gts dan MGts gacha)
Impulsli lazerning takrorlanish tezligi yoki zarba takrorlash chastotasi soniyada chiqariladigan impulslar sonini yoki teskari vaqt puls oralig'ini tavsiflaydi (3-rasm). Avval aytib o'tganimizdek, takrorlash tezligi impuls energiyasiga teskari proportsional va o'rtacha quvvatga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. Takrorlash tezligi odatda lazerni kuchaytirish muhitiga bog'liq bo'lsa-da, u ko'p hollarda farq qilishi mumkin. Yuqori takrorlash stavkalari lazerning optik yuzasida va yakuniy fokusda termal bo'shashish vaqtlarining qisqarishiga olib keladi, bu esa materialning tezroq isishiga olib keladi.
5: Kogerentlik uzunligi (odatiy birliklar: millimetrdan metrgacha)
Lazerlar kogerentdir, ya'ni turli vaqtlarda yoki joylarda elektr maydonining faza qiymatlari o'rtasida qat'iy bog'liqlik mavjud. Buning sababi shundaki, boshqa yorug'lik manbalaridan farqli o'laroq, lazerlar hayajonlangan emissiya orqali ishlab chiqariladi. Kogerentlik butun uzatish jarayonida pasayadi va lazerning kogerentlik uzunligi lazerning vaqtinchalik kogerentligi ma'lum bir sifatda qoladigan masofani aniqlaydi.
6: Polarizatsiya
Polarizatsiya yorug'lik to'lqinining elektr maydonining yo'nalishini aniqlaydi, bu har doim tarqalish yo'nalishiga perpendikulyar. Ko'pgina hollarda lazer chiziqli polarizatsiyalanadi, ya'ni chiqarilgan elektr maydoni har doim bir xil yo'nalishga ishora qiladi. Polarizatsiyalanmagan yorug'lik turli yo'nalishlarga ishora qiluvchi elektr maydoniga ega bo'ladi. Polarizatsiya odatda ikkita ortogonal qutblangan holatda yorug'likning fokus uzunliklarining nisbati sifatida ifodalanadi, masalan, 100: 1 yoki 500: 1.
Nur parametrlari
Quyidagi parametrlar lazer nurining shakli va sifatini tavsiflaydi.
7: Nur diametri (odatiy birliklar: mm dan sm gacha)
Lazer nurining diametri nurning lateral kengayishini yoki tarqalish yo'nalishiga perpendikulyar bo'lgan jismoniy o'lchamini tavsiflaydi. Odatda 1/e2 kengligi, ya'ni 1/e2 (≈13,5%) da nur intensivligi bilan erishilgan kenglik sifatida aniqlanadi. 1/e2 nuqtasida elektr maydon kuchi 1/e (≈37%) ga tushadi. Nurning diametri qanchalik katta bo'lsa, nurning kesilishiga yo'l qo'ymaslik uchun optika va butun tizim qanchalik katta bo'lishi kerak, bu esa xarajatlarni oshiradi. Shu bilan birga, nur diametrining pasayishi quvvat / energiya zichligini oshiradi, bu ham zararli.
8: Quvvat yoki energiya zichligi (odatiy birliklar: Vt/sm2 dan MVt/sm2 yoki µJ/sm2 dan J/sm2 gacha)
Nur diametri lazer nurining quvvat/energiya zichligi yoki birlik maydoniga optik quvvat/energiya bilan bog'liq. Nur diametri qanchalik katta bo'lsa, doimiy quvvat yoki doimiy energiya nurining quvvat / energiya zichligi past bo'ladi. Tizimning yakuniy chiqishida (masalan, lazerni kesish yoki payvandlashda) odatda yuqori quvvat/energiya zichligi talab qilinadi, lekin tizim ichida kam quvvat/energiya kontsentratsiyasi odatda lazerdan kelib chiqadigan shikastlanishning oldini olishda foydalidir. Bu shuningdek, nurning yuqori quvvat/energiya zichligi hududida havo ionlanishini oldini oladi. Shu sabablarga ko'ra, boshqalar qatori, lazer nurlari kengaytirgichlari ko'pincha diametrini oshirish va shu bilan lazer tizimi ichidagi quvvat/energiya zichligini kamaytirish uchun ishlatiladi. Shu bilan birga, nurni tizimning teshigidan to'sib qo'yadigan darajada katta bo'lishiga yo'l qo'ymaslik kerak, natijada energiya sarflanadi va potentsial shikastlanadi.
9: Nur profili
Lazerning nurlanish profili nurning kesimida taqsimlangan intensivlikni tavsiflaydi. Keng tarqalgan nurli profillarga Gauss va tekis ustki nurlar kiradi, ular mos ravishda Gauss va tekis tepalik funktsiyalarini bajaradi (4-rasm). Biroq, lazer ichida har doim ma'lum miqdordagi issiq nuqta yoki tebranishlar mavjud bo'lganligi sababli, hech qanday lazer o'zining o'ziga xos funktsiyasiga to'liq mos keladigan to'liq Gauss yoki to'liq tekis ustki nurni ishlab chiqara olmaydi. Lazerning haqiqiy nur profili va ideal nur profili o'rtasidagi farq odatda lazerning M2 faktorini o'z ichiga olgan metrik bilan tavsiflanadi.
10: Divergentsiya (odatiy birlik: mrad)
Lazer nurlari odatda kollimatsiyalangan deb hisoblansa-da, ular har doim ma'lum miqdordagi divergensiyani o'z ichiga oladi, bu diffraktsiya tufayli nurning lazer nurlari belidan ortib borayotgan masofalarda ajralish darajasini tavsiflaydi. Ob'ektlar lazer tizimidan yuzlab metr uzoqlikda bo'lishi mumkin bo'lgan LIDAR tizimlari kabi uzoq masofalarga ega bo'lgan ilovalarda farqlanish ayniqsa muhim masalaga aylanadi. Nurning divergensiyasi odatda lazerning yarim burchagi nuqtai nazaridan aniqlanadi va Gauss nurining divergensiyasi (th) quyidagicha aniqlanadi.
l - lazerning to'lqin uzunligi va w0 - lazer nurining beli.
Yakuniy tizim parametrlari
Ushbu yakuniy parametrlar chiqishda lazer tizimining ishlashini tavsiflaydi.
11: Spot hajmi (odatiy birlik: mkm)
Fokuslangan lazer nurining nuqta o'lchami fokuslash linzalari tizimining markazlashtirilgan nuqtasidagi nur diametrini tavsiflaydi. Materiallarni qayta ishlash va tibbiy jarrohlik kabi ko'plab ilovalarda maqsad nuqta o'lchamini minimallashtirishdir. Bu quvvat zichligini maksimal darajada oshiradi va juda nozik xususiyatlarni yaratishga imkon beradi (5-rasm). Asferik linzalar ko'pincha an'anaviy sferik linzalar o'rniga sferik aberatsiyani kamaytirish va kichikroq fokusli nuqta o'lchamlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Lazer tizimlarining ba'zi turlari oxir-oqibatda lazerni nuqtaga qaratmaydi, bu holda bu parametr qo'llanilmaydi.
12: Ishlash masofasi (odatiy birlik: mkm dan m gacha)
Lazer tizimining ish masofasi odatda oxirgi optik elementdan (odatda fokuslovchi linzalar) lazer fokuslangan ob'ekt yoki sirtgacha bo'lgan jismoniy masofa sifatida aniqlanadi. Tibbiy lazerlar kabi ba'zi ilovalar ko'pincha ish masofasini minimallashtirishga intiladi, boshqa ilovalar, masalan, masofadan zondlash, ko'pincha ish masofasini maksimal darajada oshirishga intiladi.
