激光系统的关键参数

第1页共9页激光系统的关键参数目录1.激光设备的应用领域 1??基本参数 2 2 2????脉冲持续时间(典型单位：fs到ms) 3 4????相干长度(典型单位：毫米到米) 4????偏振 4 5????功率或能量密度(典型单位：W/cm²至MW/cm²或μl/cm²至J/cm²) 5????光束轮廓 5 6??光斑尺寸(典型单位：μm) 6 73.激光的三个重要参数 7 7 8 94.参数对激光设备应用的影响 91.激光设备的应用领域激光设备具有许多优点，如高效、快速、精准等，在许多领域都有广泛的应用。下面列举其中几个应用领域：激光医疗、激光制造、激光通讯、激光测量、激光材料加工等。在材料加工、激光手术和遥感等各种应用中，有广泛的通用激光系统，但许多激光系统都有共同的关键参数。为这些参数建立通用术语可以防止沟通错误，理解它们可以正确指定激光系统和组件，以满足应用需求。图1常见激光材料处理系统的示意图，其中激光系统的10个关键参数中的每基本参数激光器的波长描述了发射光波的空间频率。给定用于应用。不同的材料在材料加工中会具有独材料的相互作用不同。类似地，大气吸收和干扰在遥感中会对某些波长产生不确的特征，因为焦斑更小。然而，它们通常比更长波激光器的功率以瓦特(W)为单位测量，用于描述连续波(CW)激光器的光功率输出或脉冲激光器的平均功率。脉冲激光器的特第3页共9页图2脉冲激光的脉冲能量、重复率和平均功率之间关系的可视化表示更高功率和能量的激光器通常更昂贵，并且它们产生更多的废热。随着功率和能量的增加，保持高光束质量也变得越来越困难。激光脉冲持续时间或脉冲宽度通常定义为激光光功率与时间的半峰全宽(FWHM)(图3)。超快激光器在包括精确材料加工和医用激光器在内的一系列应用中具有许多优点，其特征是脉冲持续时间短，约为皮秒(10-12秒)至阿秒(10-18第4页共9页公众号Time(s)脉冲激光的重复率或脉冲重复频率描述了每冲间隔(图3)。如前所述，重复率与脉冲能量成反比重复率通常取决于激光增益介质，但在许多情况下激光是相干的，这意味着不同时间或位置的电场相在整个传播过程中退化，激光的相干长度定义了一段距激光将是线性偏振的，这意味着发射的电场始终指向同例如100:1或500:1。它通常定义为1/e2宽度，该宽度由光束强度达到1/e2(≈13.5%)。在1/e2点，光束直径与激光束的功率/能量密度或单位面输出(例如在激光切割或焊接中),高功率/能量密度通常是理想的，但在系统内没有一种激光器能够产生光束轮廓与其特征坦的顶部光束，因为激光器内部总是存在一定数量际光束轮廓和理想光束轮廓之间的差异通常通过包括激光器的m第6页共9页0光斑尺寸(典型单位：μm)用中，如材料加工和医疗手术，目标是最大限度地减小斑点大小。这最大限度地提高了功率密度，并允许创建特别精细的功能(图5)。通常使用非球面透镜来代替传统的球面透镜，以减少球面像差并产生更小的焦斑尺寸。某些类型的激光系统最终不会将激光聚焦到光斑，在这种情况下，该参数不适用。图5意大利理工学院的激光微加工实验显示，当在恒定流量下将光斑尺寸从220μm减小到9μm时，纳秒激光钻孔系统的烧蚀效率提高了10倍激光系统的工作距离通常定义为从最终光学元件(通常是聚焦透镜)到激光聚焦的物体或表面的物理距离。某些应用，如医用激光器，通常寻求最小化工作距离，而其他应用，如遥感，通常旨在最大化其工作距离范围。3.激光的三个重要参数激光作为一种特殊的光源，具有独特的性质和应用。了解激光的关键参数对于正确理解和应用激光技术至关重要。其中激光有三个重要参数，即波长、功率和脉冲宽度。激光的三个重要参数激光波长可分为700nm到2000nm以上的红外激光，405nm到690nm的可见光激光，400nm到10nm的紫外激光。2、可见光激光(400-700nm):包括红、绿、蓝等颜色，广泛应用于显示、3、紫外激光(<400nm):具有较短的波长，可用于光刻、光谱分析和生物激光的功率指的是光功率，是激光从激光器出光孔Hλ激光的线宽是指激光光源发射光谱的半高全宽，即达到峰值一半高度(有时也取1/e),所对应的两个频率中间的宽度，所以，不要误以为是激光线的粗细，视觉应用中，读取的误差越少。激光线宽通常以μm作为单位，激光线宽通常在十几微米到几百微米，数值越小效果越好。除此之外，激光还有很多其它属性或者参数值得我们去考虑，如：激光脉冲宽度、激光模式、激光束质量、激光发射角、激光光斑均匀性…等。4.参数对激光设备应用的影响不同的参数可以对不同的应用产生不同的影响。例如，在激光切割领域中，需要选择高功率、短脉冲时间、高重复频率的激光设备，以实现高效、精准的切割；而在激光医疗领域中，则需要选择适合人体的波长、