Wichtige Leistungscharakteristikparameter des Lasersystems

1. Wellenlänge (Einheit: nm bis μm)

DerLaserwellenlängestellt die Wellenlänge der elektromagnetischen Welle dar, die vom Laser übertragen wird. Im Vergleich zu anderen Lichtarten ist ein wichtiges Merkmal vonLaserist, dass es monochromatisch ist, was bedeutet, dass seine Wellenlänge sehr rein ist und es nur eine klar definierte Frequenz hat.

Der Unterschied zwischen verschiedenen Wellenlängen von Lasern:

Die Wellenlänge des roten Lasers liegt im Allgemeinen zwischen 630 nm und 680 nm, und das emittierte Licht ist rot. Es handelt sich auch um den am häufigsten verwendeten Laser (hauptsächlich im Bereich der medizinischen Ernährungsbeleuchtung usw. verwendet).

Die Wellenlänge des grünen Lasers beträgt im Allgemeinen etwa 532 nm (wird hauptsächlich im Bereich der Laserentfernungsmessung usw. verwendet).

Die Wellenlänge des blauen Lasers liegt im Allgemeinen zwischen 400 nm und 500 nm (wird hauptsächlich für die Laserchirurgie verwendet).

UV-Laser zwischen 350 nm und 400 nm (hauptsächlich in der Biomedizin verwendet);

Infrarotlaser sind die Spezialität. Je nach Wellenlängenbereich und Anwendungsgebiet liegt die Wellenlänge von Infrarotlasern üblicherweise im Bereich von 700 nm bis 1 mm. Das Infrarotband kann weiter in drei Unterbänder unterteilt werden: Nahinfrarot (NIR), Mittelinfrarot (MIR) und Ferninfrarot (FIR). Der Nahinfrarot-Wellenlängenbereich liegt bei etwa 750 nm bis 1400 nm und wird häufig in der Glasfaserkommunikation, der biomedizinischen Bildgebung und Infrarot-Nachtsichtgeräten eingesetzt.

2. Leistung und Energie (Einheit: W oder J)

Laserleistungwird verwendet, um die optische Ausgangsleistung eines Dauerstrichlasers (CW) oder die Durchschnittsleistung eines gepulsten Lasers zu beschreiben. Gepulste Laser zeichnen sich zudem dadurch aus, dass ihre Pulsenergie proportional zur Durchschnittsleistung und umgekehrt proportional zur Pulswiederholrate ist. Laser mit höherer Leistung und Energie produzieren in der Regel mehr Abwärme.

Die meisten Laserstrahlen haben ein gaußförmiges Strahlprofil. Bestrahlungsstärke und Fluss sind daher auf der optischen Achse des Lasers am höchsten und nehmen mit zunehmender Abweichung von der optischen Achse ab. Andere Laser haben flache Strahlprofile, die im Gegensatz zu gaußförmigen Strahlen ein konstantes Bestrahlungsstärkeprofil über den gesamten Querschnitt des Laserstrahls und einen schnellen Intensitätsabfall aufweisen. Daher weisen flache Laser keine Spitzenbestrahlungsstärke auf. Die Spitzenleistung eines gaußförmigen Strahls ist doppelt so hoch wie die eines flachen Strahls mit gleicher Durchschnittsleistung.

3. Impulsdauer (Einheit: fs bis ms)

Die Laserpulsdauer (d. h. Pulsbreite) ist die Zeit, die der Laser benötigt, um die Hälfte der maximalen optischen Leistung (FWHM) zu erreichen.

 

4. Wiederholungsrate (Einheit: Hz bis MHz)

Die Wiederholungsrate einesgepulster LaserDie Pulswiederholrate beschreibt die Anzahl der pro Sekunde emittierten Pulse, also den Kehrwert des zeitlichen Pulsabstands. Die Wiederholrate ist umgekehrt proportional zur Pulsenergie und proportional zur mittleren Leistung. Obwohl die Wiederholrate üblicherweise vom Laserverstärkungsmedium abhängt, lässt sie sich in vielen Fällen ändern. Eine höhere Wiederholrate führt zu einer kürzeren thermischen Relaxationszeit an der Oberfläche und im Endfokus des laseroptischen Elements, was wiederum zu einer schnelleren Erwärmung des Materials führt.

5. Divergenz (typische Einheit: mrad)

Obwohl Laserstrahlen im Allgemeinen als kollimierend gelten, weisen sie immer eine gewisse Divergenz auf. Diese beschreibt das Ausmaß, in dem der Strahl aufgrund von Beugung über eine zunehmende Distanz von seiner Mitte aus divergiert. Bei Anwendungen mit großen Arbeitsabständen, wie z. B. LiDAR-Systemen, bei denen Objekte Hunderte von Metern vom Lasersystem entfernt sein können, wird Divergenz zu einem besonders wichtigen Problem.

6. Punktgröße (Einheit: μm)

Die Punktgröße des fokussierten Laserstrahls beschreibt den Strahldurchmesser im Brennpunkt des Fokussierlinsensystems. In vielen Anwendungen, wie beispielsweise der Materialbearbeitung und der medizinischen Chirurgie, ist es das Ziel, die Punktgröße zu minimieren. Dies maximiert die Leistungsdichte und ermöglicht die Erzeugung besonders feinkörniger Strukturen. Asphärische Linsen werden häufig anstelle herkömmlicher sphärischer Linsen verwendet, um sphärische Aberrationen zu reduzieren und eine kleinere Brennpunktgröße zu erzielen.

7. Arbeitsabstand (Einheit: μm bis m)

Der Betriebsabstand eines Lasersystems wird üblicherweise als der physische Abstand vom optischen Endelement (meist einer Fokussierlinse) zum Objekt oder der Oberfläche definiert, auf die der Laser fokussiert. Bestimmte Anwendungen, wie z. B. medizinische Laser, streben typischerweise einen möglichst geringen Betriebsabstand an, während andere, wie z. B. die Fernerkundung, einen möglichst großen Betriebsabstand anstreben.