Terdapat pelbagai jenis sistem laser tujuan umum dalam pelbagai aplikasi seperti pemprosesan bahan, pembedahan laser dan penderiaan jauh, tetapi banyak sistem laser berkongsi parameter utama yang sama. Mewujudkan istilah umum untuk parameter ini menghalang salah komunikasi, dan memahaminya membolehkan sistem dan komponen laser ditentukan dengan betul untuk memenuhi keperluan aplikasi.
Parameter asas
Parameter asas berikut ialah konsep paling asas sistem laser dan juga penting untuk memahami perkara yang lebih maju.
1. Panjang gelombang(Unit biasa: nm/um)
Panjang gelombang laser menerangkan frekuensi ruang bagi gelombang cahaya yang dipancarkan. Bahan yang berbeza akan mempunyai sifat penyerapan bergantung pada panjang gelombang yang unik dalam pemprosesan bahan, menghasilkan interaksi yang berbeza dengan bahan. Begitu juga, penyerapan dan gangguan atmosfera akan mempunyai kesan yang berbeza pada panjang gelombang tertentu dalam penderiaan jauh, dan dalam aplikasi laser perubatan, pelbagai kompleks akan mempunyai penyerapan yang berbeza pada panjang gelombang tertentu. Laser panjang gelombang yang lebih pendek dan optik laser memudahkan penciptaan ciri-ciri kecil dan tepat dengan pemanasan persisian yang minimum kerana titik fokus adalah lebih kecil. Walau bagaimanapun, ia biasanya lebih mahal dan lebih terdedah kepada kerosakan daripada laser panjang gelombang yang lebih panjang.
2. Kuasa dan tenaga(Unit biasa: W/J)
Kuasa laser diukur dalam watt (W) dan digunakan untuk menerangkan output kuasa optik laser gelombang berterusan (CW) atau kuasa purata laser berdenyut. Laser berdenyut juga dicirikan oleh tenaga nadinya, yang berkadar dengan kuasa purata dan berkadar songsang dengan kadar pengulangan laser. Tenaga diukur dalam joule (J).
Laser kuasa dan tenaga yang lebih tinggi biasanya lebih mahal, dan ia menghasilkan lebih banyak haba buangan. Apabila kuasa dan tenaga meningkat, ia menjadi semakin sukar untuk mengekalkan kualiti pancaran tinggi.
3. Tempoh nadi(Unit biasa: fs/ms)
Tempoh nadi laser atau lebar nadi biasanya ditakrifkan sebagai lebar penuh separuh puncak (FWHM) kuasa dan masa cahaya laser. Laser ultrafast mempunyai banyak kelebihan dalam pelbagai aplikasi, termasuk pemprosesan bahan ketepatan dan laser perubatan, dan dicirikan oleh tempoh nadi pendek kira-kira picosaat (10-12 saat) hingga attosaat (10-18 saat).
4. Kadar ulangan(Unit biasa: Hz/MHz)
Kadar pengulangan atau kadar pengulangan nadi laser berdenyut menerangkan bilangan denyutan yang dipancarkan sesaat atau selang nadi masa terbalik. Seperti yang dinyatakan sebelum ini, kadar pengulangan adalah berkadar songsang dengan tenaga nadi dan berkadar dengan kuasa purata. Walaupun kadar pengulangan biasanya bergantung pada medium keuntungan laser, ia boleh berbeza-beza dalam banyak kes. Kadar pengulangan yang lebih tinggi menghasilkan masa kelonggaran haba yang lebih pendek untuk permukaan dan fokus akhir optik laser, yang membawa kepada pemanasan bahan yang lebih cepat.
5. Panjang kesepaduan(Unit biasa: mm/m)
Laser adalah koheren, yang bermaksud terdapat hubungan tetap antara nilai fasa medan elektrik pada masa atau lokasi yang berbeza. Ini kerana tidak seperti kebanyakan jenis sumber cahaya lain, cahaya laser dihasilkan oleh pelepasan yang dirangsang. Kesepaduan merosot sepanjang perambatan , dan panjang koheren laser mentakrifkan jarak di mana koheren temporal laser kekal pada kualiti tertentu.
6. Polarisasi
Polarisasi mentakrifkan arah medan elektrik gelombang cahaya, yang sentiasa berserenjang dengan arah perambatan. Dalam kebanyakan kes, laser akan terpolarisasi secara linear, bermakna medan elektrik yang dipancarkan sentiasa menghala ke arah yang sama. Cahaya yang tidak terkutub akan mempunyai medan elektrik yang menghala ke pelbagai arah. Polarisasi biasanya dinyatakan sebagai nisbah kekuatan fokus cahaya dalam dua keadaan polarisasi ortogon, seperti 100:1 atau 500:1.
Parameter rasuk
Parameter berikut mencirikan bentuk dan kualiti pancaran laser.
7. Diameter rasuk(Unit biasa: mm/cm)
Diameter rasuk laser mencirikan lanjutan melintang rasuk, atau saiz fizikalnya berserenjang dengan arah perambatan. Ia biasanya ditakrifkan sebagai lebar 1/e2, yang ditakrifkan oleh keamatan rasuk mencapai 1/e2 (≈ 13.5%). Pada 1/e2, keamatan medan turun kepada 1/e (≈ 37%). Lebih besar diameter rasuk, lebih besar optik dan sistem keseluruhan perlu untuk mengelakkan rasuk dipotong, sekali gus meningkatkan kos. Walau bagaimanapun, pengurangan dalam diameter rasuk meningkatkan ketumpatan kuasa/tenaga, yang juga boleh membahayakan.
8. Kuasa atau ketumpatan tenaga(Unit biasa:W/cm2,MW/cm2 atau µJ/cm2,J/cm2)
Diameter pancaran berkaitan dengan ketumpatan kuasa/tenaga pancaran laser atau kuasa/tenaga optik per unit luas. Lebih besar diameter rasuk, lebih kecil ketumpatan kuasa/tenaga rasuk dengan kuasa atau tenaga malar. Dalam keluaran akhir sistem (cth dalam pemotongan laser atau kimpalan), ketumpatan kuasa/tenaga yang tinggi biasanya sesuai, tetapi di dalam sistem, kepekatan kuasa/tenaga yang rendah biasanya bermanfaat untuk mengelakkan kerosakan akibat laser. Ini juga menghalang kawasan ketumpatan kuasa/tenaga tinggi rasuk daripada mengion udara. Atas sebab ini, antara lain, pemanjang pancaran laser sering digunakan untuk meningkatkan diameter, dengan itu mengurangkan ketumpatan kuasa/tenaga di dalam sistem laser. Walau bagaimanapun, penjagaan mesti diambil untuk tidak mengembangkan rasuk terlalu banyak sehingga rasuk terhalang dari liang-liang dalam sistem, mengakibatkan tenaga terbuang dan kemungkinan kerosakan.
9. Profil pancaran
Profil rasuk laser menerangkan taburan keamatan merentas keratan rentas rasuk. Profil rasuk biasa termasuk rasuk Gaussian dan rasuk rata, yang profil rasuknya mengikut fungsi Gaussian dan fungsi atas rata. Walau bagaimanapun, tiada laser yang boleh menghasilkan rasuk Gaussian atau rasuk atas rata sempurna yang profil rasuknya betul-betul sepadan dengan fungsi cirinya, kerana sentiasa terdapat sejumlah titik panas atau turun naik tertentu di dalam laser. Perbezaan antara profil pancaran sebenar laser dan profil pancaran ideal biasanya diterangkan oleh metrik yang merangkumi faktor M2 laser.
10. Perbezaan(unit biasa: mrad)
Walaupun pancaran laser secara amnya dianggap sebagai kolimat, ia sentiasa mengandungi jumlah perbezaan tertentu, yang menggambarkan sejauh mana pancaran itu menyimpang pada jarak yang semakin meningkat dari pinggang pancaran laser akibat pembelauan. Dalam aplikasi dengan jarak kerja yang panjang, seperti sistem liDAR, di mana objek mungkin beratus-ratus meter dari sistem laser, perbezaan menjadi masalah yang sangat penting. Perbezaan rasuk biasanya ditakrifkan oleh separuh Sudut laser, dan perbezaan (θ) rasuk Gaussian ditakrifkan sebagai:
θ═λ/πw0
λ ialah panjang gelombang laser, dan w0 ialah pinggang laser.
Parameter akhir ini menerangkan prestasi sistem laser pada output.
11. Saiz bintik(Unit biasa: µm)
Saiz titik pancaran laser fokus menerangkan diameter rasuk pada titik fokus sistem kanta fokus. Dalam banyak aplikasi, seperti pemprosesan bahan dan pembedahan perubatan, matlamatnya adalah untuk meminimumkan saiz tempat. Ini memaksimumkan ketumpatan kuasa dan membolehkan penciptaan ciri yang sangat halus. Kanta asfera sering digunakan dan bukannya kanta sfera tradisional untuk mengurangkan penyimpangan sfera dan menghasilkan saiz titik fokus yang lebih kecil. Sesetengah jenis sistem laser tidak akhirnya memfokuskan laser ke tempat, dalam hal ini parameter ini tidak terpakai.
12. Jarak kerja(unit biasa: µm / m)
Jarak kerja sistem laser secara amnya ditakrifkan sebagai jarak fizikal dari elemen optik akhir (biasanya kanta pemfokus) ke objek atau permukaan di mana laser difokuskan. Sesetengah aplikasi, seperti laser perubatan, sering berusaha untuk meminimumkan jarak kerja, manakala aplikasi lain, seperti penderiaan jauh, sering bertujuan untuk memaksimumkan julat jarak kerja mereka.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. ialah syarikat berteknologi tinggi yang mengkhusus dalam R&D, pembuatan dan penjualan mesin pelapisan laser automatik, mesin pelapisan laser berkelajuan tinggi, mesin pelindapkejutan laser, mesin kimpalan laser dan peralatan percetakan 3D laser. Produk kami adalah kos efektif dan dijual di dalam dan luar negara. Jika anda berminat dengan produk kami, sila hubungi kami di bob@gshenglaser.com.