Μήκος κύματος, ισχύς και ενέργεια, ρυθμός επανάληψης, μήκος συνοχής κ.λπ., ορολογία λέιζερ.

Μήκος κύματος (κοινές μονάδες: nm έως μm):

Το μήκος κύματος ενός λέιζερ περιγράφει τη χωρική συχνότητα του εκπεμπόμενου κύματος φωτός. Το βέλτιστο μήκος κύματος για μια συγκεκριμένη περίπτωση χρήσης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την εφαρμογή. Κατά την επεξεργασία του υλικού, διαφορετικά υλικά θα έχουν μοναδικά χαρακτηριστικά απορρόφησης μήκους κύματος, με αποτέλεσμα διαφορετικές αλληλεπιδράσεις με τα υλικά. Ομοίως, η ατμοσφαιρική απορρόφηση και παρεμβολή μπορεί να επηρεάσει διαφορετικά ορισμένα μήκη κύματος στην τηλεπισκόπηση και σε ιατρικές εφαρμογές λέιζερ, διαφορετικά χρώματα δέρματος απορροφούν διαφορετικά ορισμένα μήκη κύματος. Τα λέιζερ μικρότερου μήκους κύματος και τα οπτικά λέιζερ έχουν πλεονεκτήματα στη δημιουργία μικρών, ακριβών χαρακτηριστικών που παράγουν ελάχιστη περιφερειακή θέρμανση λόγω μικρότερων εστιασμένων σημείων. Ωστόσο, είναι γενικά πιο ακριβά και πιο επιρρεπή σε ζημιές από τα λέιζερ μεγαλύτερου μήκους κύματος.

Ισχύς και ενέργεια (κοινές μονάδες: W ή J):

Η ισχύς λέιζερ μετριέται σε watt (W), η οποία χρησιμοποιείται για να περιγράψει την οπτική ισχύ εξόδου ενός λέιζερ συνεχούς κύματος (CW) ή τη μέση ισχύ ενός παλμικού λέιζερ. Επιπλέον, το χαρακτηριστικό του παλμικού λέιζερ είναι ότι η ενέργεια παλμού του είναι ευθέως ανάλογη με τη μέση ισχύ και αντιστρόφως ανάλογη με τον ρυθμό επανάληψης παλμού. Η μονάδα ενέργειας είναι Joule (J).

Ενέργεια παλμού = μέσος ρυθμός επανάληψης ισχύος Ενέργεια παλμού = μέσος ρυθμός επανάληψης ισχύος.

Τα λέιζερ με μεγαλύτερη ισχύ και ενέργεια είναι γενικά πιο ακριβά και παράγουν περισσότερη σπατάλη θερμότητας. Καθώς η ισχύς και η ενέργεια αυξάνονται, η διατήρηση της ποιότητας της υψηλής δέσμης γίνεται ολοένα και πιο δύσκολη.

Διάρκεια παλμού (κοινές μονάδες: fs έως ms):

Η διάρκεια παλμού λέιζερ ή (δηλαδή: πλάτος παλμού) ορίζεται γενικά ως ο χρόνος που χρειάζεται για να φτάσει το λέιζερ στο ήμισυ της μέγιστης οπτικής του ισχύς (FWHM). Τα υπεργρήγορα λέιζερ χαρακτηρίζονται από μικρές διάρκειες παλμών, που κυμαίνονται από picoseconds (10-12 δευτερόλεπτα) έως attoseconds (10-18 δευτερόλεπτα).

Ρυθμός επανάληψης (κοινές μονάδες: Hz έως MHz):

Ο ρυθμός επανάληψης ενός παλμικού λέιζερ, ή η συχνότητα επανάληψης παλμών, περιγράφει τον αριθμό των παλμών που εκπέμπονται ανά δευτερόλεπτο, που είναι το αντίστροφο της διαδοχικής απόστασης παλμών. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, ο ρυθμός επανάληψης είναι αντιστρόφως ανάλογος με την ενέργεια του παλμού και ευθέως ανάλογος με τη μέση ισχύ. Αν και ο ρυθμός επανάληψης εξαρτάται συνήθως από το μέσο κέρδους λέιζερ, σε πολλές περιπτώσεις ο ρυθμός επανάληψης μπορεί να ποικίλλει. Όσο υψηλότερος είναι ο ρυθμός επανάληψης, τόσο μικρότερος είναι ο χρόνος θερμικής χαλάρωσης στην επιφάνεια των οπτικών λέιζερ και του τελικού εστιασμένου σημείου, επιτρέποντας στο υλικό να θερμανθεί πιο γρήγορα.

Μήκος συνοχής (κοινές μονάδες: mm έως cm):

Τα λέιζερ είναι συνεκτικά, πράγμα που σημαίνει ότι υπάρχει μια σταθερή σχέση μεταξύ των τιμών φάσης του ηλεκτρικού πεδίου σε διαφορετικούς χρόνους ή τοποθεσίες. Αυτό συμβαίνει επειδή το φως λέιζερ παράγεται από διεγερμένη εκπομπή, σε αντίθεση με τους περισσότερους άλλους τύπους πηγών φωτός. Η συνοχή εξασθενεί σταδιακά κατά τη διάδοση και το μήκος συνοχής ενός λέιζερ καθορίζει την απόσταση στην οποία η χρονική συνοχή του διατηρεί μια ορισμένη ποιότητα.

Πόλωση:

Η πόλωση ορίζει την κατεύθυνση του ηλεκτρικού πεδίου ενός φωτεινού κύματος, η οποία είναι πάντα κάθετη προς την κατεύθυνση διάδοσης. Στις περισσότερες περιπτώσεις, το φως λέιζερ είναι γραμμικά πολωμένο, πράγμα που σημαίνει ότι το εκπεμπόμενο ηλεκτρικό πεδίο δείχνει πάντα προς την ίδια κατεύθυνση. Το μη πολωμένο φως παράγει ηλεκτρικά πεδία που δείχνουν προς πολλές διαφορετικές κατευθύνσεις. Ο βαθμός πόλωσης εκφράζεται συνήθως ως ο λόγος της οπτικής ισχύος δύο ορθογώνιων καταστάσεων πόλωσης, όπως 100:1 ή 500:1.

Διάμετρος δοκού (κοινές μονάδες: mm έως cm):

Η διάμετρος της δέσμης ενός λέιζερ αντιπροσωπεύει την πλευρική επέκταση της δέσμης ή το φυσικό μέγεθος κάθετο προς την κατεύθυνση διάδοσης. Συνήθως ορίζεται σε πλάτος 1/e2, δηλαδή στο σημείο στο οποίο η ένταση της δέσμης φτάνει το 1/e2 (≈ 13,5%) της μέγιστης τιμής της. Στο σημείο 1/e2, η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου πέφτει στο 1/e (≈ 37%) της μέγιστης τιμής του. Όσο μεγαλύτερη είναι η διάμετρος της δέσμης, τόσο μεγαλύτερη είναι η οπτική και το συνολικό σύστημα που απαιτείται για την αποφυγή ψαλιδίσματος της δέσμης, με αποτέλεσμα αυξημένο κόστος. Ωστόσο, η μείωση της διαμέτρου της δέσμης αυξάνει την πυκνότητα ισχύος/ενέργειας, η οποία μπορεί επίσης να έχει επιζήμια αποτελέσματα.

Ισχύς ή πυκνότητα ενέργειας (κοινές μονάδες: W/cm2 έως MW/cm2 ή μJ/cm2 έως J/cm2):

Η διάμετρος της δέσμης σχετίζεται με την πυκνότητα ισχύος/ενέργειας της δέσμης λέιζερ (δηλαδή την οπτική ισχύ/ενέργεια ανά μονάδα επιφάνειας). Όταν η ισχύς ή η ενέργεια της δέσμης είναι σταθερή, όσο μεγαλύτερη είναι η διάμετρος της δέσμης, τόσο μικρότερη είναι η πυκνότητα ισχύος/ενέργειας. Τα λέιζερ υψηλής πυκνότητας ισχύος/ενέργειας είναι συνήθως η ιδανική τελική έξοδος του συστήματος (όπως σε εφαρμογές κοπής λέιζερ ή συγκόλλησης με λέιζερ), αλλά χαμηλή Η πυκνότητα ισχύος/ενέργειας του λέιζερ είναι συχνά ευεργετική εντός του συστήματος, αποτρέποντας τη βλάβη που προκαλείται από το λέιζερ. Αυτό αποτρέπει επίσης τις περιοχές υψηλής ισχύος/υψηλής ενεργειακής πυκνότητας της δέσμης από τον ιονισμό του αέρα. Για αυτούς τους λόγους, οι διαστολείς δέσμης χρησιμοποιούνται συχνά για την αύξηση της διαμέτρου, μειώνοντας έτσι την πυκνότητα ισχύος/ενέργειας μέσα στο σύστημα λέιζερ. Πρέπει, ωστόσο, να ληφθεί μέριμνα ώστε να μην διαστέλλεται τόσο πολύ η δέσμη ώστε να κοπεί μέσα στο άνοιγμα του συστήματος, με αποτέλεσμα τη σπατάλη ενέργειας και πιθανή ζημιά.