พารามิเตอร์พื้นฐานของระบบเลเซอร์

พารามิเตอร์พื้นฐานของระบบเลเซอร์

ในสาขาการประยุกต์ใช้งานที่หลากหลาย เช่น การประมวลผลวัสดุ การผ่าตัดด้วยเลเซอร์ และการสำรวจระยะไกล แม้ว่าจะมีระบบเลเซอร์หลายประเภท แต่ระบบเหล่านี้มักมีพารามิเตอร์หลักบางอย่างที่เหมือนกัน การสร้างระบบคำศัพท์พารามิเตอร์แบบรวมศูนย์สามารถช่วยหลีกเลี่ยงความสับสนในการแสดงออก และช่วยให้ผู้ใช้สามารถเลือกและกำหนดค่าระบบเลเซอร์และส่วนประกอบต่างๆ ได้แม่นยำยิ่งขึ้น จึงตอบสนองความต้องการเฉพาะสถานการณ์

พารามิเตอร์พื้นฐาน

ความยาวคลื่น (หน่วยทั่วไป: นาโนเมตร ถึง ไมโครเมตร)

ความยาวคลื่นสะท้อนถึงลักษณะความถี่ของคลื่นแสงที่ปล่อยออกมาจากเลเซอร์ในอวกาศ สถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกันมีข้อกำหนดความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน: ในการประมวลผลวัสดุ อัตราการดูดซับของวัสดุสำหรับความยาวคลื่นเฉพาะจะแตกต่างกัน ซึ่งจะส่งผลต่อประสิทธิภาพของการประมวลผล ในการใช้งานด้านการสำรวจระยะไกล จะมีความแตกต่างกันในการดูดซับและการรบกวนของความยาวคลื่นต่างๆ โดยบรรยากาศ ในการใช้งานทางการแพทย์ การดูดซับของเลเซอร์โดยผู้ที่มีสีผิวต่างกันก็แตกต่างกันไปตามความยาวคลื่นเช่นกัน เนื่องจากจุดโฟกัสมีขนาดเล็กกว่า เลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่าและอุปกรณ์ออปติกเลเซอร์มีข้อได้เปรียบในการสร้างคุณสมบัติขนาดเล็กและแม่นยำ โดยสร้างความร้อนรอบข้างน้อยมาก อย่างไรก็ตาม เมื่อเทียบกับเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นยาวกว่า เลเซอร์ประเภทนี้มักมีราคาแพงกว่าและมีแนวโน้มที่จะเกิดความเสียหายมากกว่า

2. กำลังและพลังงาน (หน่วยทั่วไป: W หรือ J)

กำลังเลเซอร์โดยทั่วไปจะวัดเป็นวัตต์ (W) และใช้ในการวัดกำลังของเลเซอร์ต่อเนื่อง หรือกำลังเฉลี่ยของเลเซอร์พัลส์ สำหรับเลเซอร์พัลส์ พลังงานของพัลส์หนึ่งพัลส์จะแปรผันตรงกับกำลังเฉลี่ย และแปรผกผันกับความถี่การทำซ้ำ โดยมีหน่วยเป็นจูล (J) ยิ่งกำลังหรือพลังงานสูง ค่าใช้จ่ายของเลเซอร์ก็จะสูงตามไปด้วย ความต้องการการระบายความร้อนก็จะสูงขึ้นตามไปด้วย และความยากลำบากในการรักษาคุณภาพลำแสงให้ดีก็จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย

พลังงานพัลส์ = อัตราการทำซ้ำของกำลังเฉลี่ย พลังงานพัลส์ = อัตราการทำซ้ำของกำลังเฉลี่ย

3. ระยะเวลาพัลส์ (หน่วยทั่วไป :fs ถึง ms)

ระยะเวลาของพัลส์เลเซอร์ หรือที่เรียกว่าความกว้างพัลส์ โดยทั่วไปจะถูกกำหนดเป็นเวลาที่ใช้เลเซอร์กำลังไฟฟ้าเพิ่มขึ้นถึงครึ่งหนึ่งของจุดสูงสุด (FWHM) (รูปที่ 1) ความกว้างพัลส์ของเลเซอร์ความเร็วสูงนั้นสั้นมาก โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วงพิโควินาที (10⁻¹² วินาที) ถึงอัตโตวินาที (10⁻¹⁸ วินาที)

4. อัตราการทำซ้ำ (หน่วยทั่วไป: เฮิรตซ์ ถึง เมกะเฮิรตซ์)

อัตราการทำซ้ำของเลเซอร์แบบพัลส์(กล่าวคือ ความถี่การทำซ้ำของพัลส์) อธิบายจำนวนพัลส์ที่ปล่อยออกมาต่อวินาที ซึ่งก็คือส่วนกลับของระยะห่างของพัลส์เวลา (รูปที่ 1) ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว อัตราการทำซ้ำจะแปรผกผันกับพลังงานพัลส์และเป็นสัดส่วนโดยตรงกับกำลังเฉลี่ย แม้ว่าอัตราการทำซ้ำมักจะขึ้นอยู่กับตัวกลางของอัตราขยายของเลเซอร์ แต่ในหลายกรณี อัตราการทำซ้ำสามารถเปลี่ยนแปลงได้ ยิ่งอัตราการทำซ้ำสูง ระยะเวลาผ่อนคลายความร้อนของพื้นผิวของชิ้นส่วนออปติคัลเลเซอร์และจุดโฟกัสสุดท้ายก็จะสั้นลง ทำให้วัสดุร้อนขึ้นเร็วขึ้น

5. ความยาวความสอดคล้อง (หน่วยทั่วไป : มม. ถึง ซม.)

เลเซอร์มีความสัมพันธ์แบบโคฮีเรนซ์ ซึ่งหมายความว่าค่าเฟสของสนามไฟฟ้า ณ เวลาหรือตำแหน่งต่างๆ จะมีความสัมพันธ์กันคงที่ เนื่องจากเลเซอร์ถูกสร้างขึ้นโดยการแผ่รังสีแบบกระตุ้น ซึ่งแตกต่างจากแหล่งกำเนิดแสงประเภทอื่นๆ ส่วนใหญ่ ในระหว่างกระบวนการแพร่กระจายทั้งหมด ความสัมพันธ์จะค่อยๆ อ่อนลง และความยาวของความสัมพันธ์ของเลเซอร์จะเป็นตัวกำหนดระยะทางที่ความสัมพันธ์เชิงเวลาของเลเซอร์จะคงมวลไว้ตามเดิม

6. โพลาไรเซชัน

โพลาไรเซชันกำหนดทิศทางของสนามไฟฟ้าของคลื่นแสง ซึ่งตั้งฉากกับทิศทางการแพร่กระจายเสมอ ในกรณีส่วนใหญ่ เลเซอร์จะมีโพลาไรซ์เชิงเส้น ซึ่งหมายความว่าสนามไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจะชี้ไปในทิศทางเดียวกันเสมอ แสงที่ไม่โพลาไรซ์จะสร้างสนามไฟฟ้าที่ชี้ไปในทิศทางที่แตกต่างกันมากมาย โดยทั่วไปแล้ว ระดับของโพลาไรซ์จะแสดงเป็นอัตราส่วนของกำลังแสงของสถานะโพลาไรซ์สองสถานะ เช่น 100:1 หรือ 500:1