Wichtige Leistungscharakterisierungsparameter des Lasersystems

1. Wellenlänge (Einheit: nm bis μm)

DerLaserwellenlängestellt die Wellenlänge der vom Laser erzeugten elektromagnetischen Welle dar. Im Vergleich zu anderen Lichtarten ist die Wellenlänge ein wichtiges Merkmal vonLaserDas Besondere daran ist, dass es monochromatisch ist, was bedeutet, dass seine Wellenlänge sehr rein ist und es nur eine klar definierte Frequenz besitzt.

Der Unterschied zwischen verschiedenen Laserwellenlängen:

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

Die Wellenlänge von grünem Laserlicht beträgt im Allgemeinen etwa 532 nm (hauptsächlich verwendet im Bereich der Laserentfernungsmessung usw.).

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

UV-Laser im Bereich von 350 nm bis 400 nm (hauptsächlich in der Biomedizin eingesetzt);

Infrarotlaser sind aufgrund ihres Wellenlängenbereichs und Anwendungsgebiets besonders vielseitig. Ihre Wellenlänge liegt üblicherweise im Bereich von 700 nm bis 1 mm. Das Infrarotspektrum lässt sich in drei Teilbereiche unterteilen: Nahinfrarot (NIR), Mittelinfrarot (MIR) und Ferninfrarot (FIR). Der Nahinfrarot-Wellenlängenbereich von etwa 750 nm bis 1400 nm findet breite Anwendung in der Glasfaserkommunikation, der biomedizinischen Bildgebung und in Infrarot-Nachtsichtgeräten.

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

LaserleistungDie Leistung wird verwendet, um die optische Ausgangsleistung eines Dauerstrichlasers (CW-Laser) oder die mittlere Leistung eines Pulslasers zu beschreiben. Pulslaser zeichnen sich außerdem dadurch aus, dass ihre Pulsenergie proportional zur mittleren Leistung und umgekehrt proportional zur Pulswiederholrate ist. Laser mit höherer Leistung und Energie erzeugen üblicherweise mehr Abwärme.

Die meisten Laserstrahlen weisen ein Gaußsches Strahlprofil auf. Daher sind Bestrahlungsstärke und Flussdichte auf der optischen Achse des Lasers am höchsten und nehmen mit zunehmender Abweichung von der optischen Achse ab. Andere Laser besitzen ein flaches Strahlprofil, das im Gegensatz zu Gaußschen Strahlen eine konstante Bestrahlungsstärke über den gesamten Strahlquerschnitt und einen raschen Intensitätsabfall aufweist. Daher besitzen Laser mit flachem Strahlprofil keine maximale Bestrahlungsstärke. Die Spitzenleistung eines Gaußschen Strahls ist doppelt so hoch wie die eines Lasers mit flachem Strahlprofil bei gleicher mittlerer Leistung.

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. Wiederholrate (Einheit: Hz bis MHz)

Die Wiederholungsrate einesgepulster LaserDie Pulsfolgefrequenz (auch Pulsrepetitionsrate genannt) beschreibt die Anzahl der pro Sekunde ausgesendeten Pulse und ist somit der Kehrwert des zeitlichen Abstands der Pulse. Sie ist umgekehrt proportional zur Pulsenergie und proportional zur mittleren Leistung. Obwohl die Pulsfolgefrequenz üblicherweise vom Lasermedium abhängt, lässt sie sich in vielen Fällen anpassen. Eine höhere Pulsfolgefrequenz führt zu einer kürzeren thermischen Relaxationszeit der Oberfläche und des Fokus des optischen Laserelements, was wiederum eine schnellere Erwärmung des Materials zur Folge hat.

5. Divergenz (typische Einheit: mrad)

Obwohl Laserstrahlen im Allgemeinen als kollimierend gelten, weisen sie stets eine gewisse Divergenz auf. Diese beschreibt, wie stark der Strahl aufgrund von Beugung mit zunehmender Entfernung vom Strahlmittelpunkt divergiert. Bei Anwendungen mit großen Arbeitsabständen, wie beispielsweise LiDAR-Systemen, bei denen sich Objekte Hunderte von Metern vom Lasersystem entfernt befinden können, spielt die Divergenz eine besonders wichtige Rolle.

6. Spotgröße (Einheit: μm)

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

7. Arbeitsabstand (Einheit: μm bis m)

Die Betriebsdistanz eines Lasersystems wird üblicherweise als der physikalische Abstand zwischen dem letzten optischen Element (meist einer Fokussierlinse) und dem Objekt oder der Oberfläche definiert, auf die der Laser fokussiert wird. Bei bestimmten Anwendungen, wie beispielsweise medizinischen Lasern, ist eine Minimierung der Betriebsdistanz angestrebt, während bei anderen, wie etwa in der Fernerkundung, eine Maximierung der Betriebsdistanz angestrebt wird.