Gen yon pakèt sistèm lazè komen yo itilize nan yon varyete aplikasyon tankou pwosesis materyèl, operasyon lazè, ak deteksyon remote, men anpil sistèm lazè gen paramèt kle komen. Etabli tèminoloji komen pou paramèt sa yo anpeche erè kominikasyon, epi konprann yo pèmèt sistèm lazè a ak konpozan yo dwe kòrèkteman espesifye pou satisfè kondisyon aplikasyon an.
Figi 1: Dyagram chema nan yon sistèm pwosesis materyèl lazè komen, kote chak nan 10 paramèt kle nan sistèm lazè a reprezante pa yon nimewo korespondan
Paramèt debaz yo
Paramèt debaz sa yo se konsèp ki pi fondamantal nan sistèm lazè, epi yo enpòtan tou pou konprann pwen ki pi avanse.
1: Longèdonn (inite tipik: nm a um)
Longèdonn yon lazè dekri frekans espasyal vag limyè ki emèt la. Longèdonn ki pi bon pou yon ka itilize yo depann anpil de aplikasyon an. Materyèl diferan pral gen pwopriyete absòpsyon inik ki depann sou longèdonn nan pwosesis materyèl, sa ki lakòz entèraksyon diferan ak materyèl la. Menm jan an tou, absòpsyon atmosferik ak entèferans pral afekte sèten longèdonn yon fason diferan nan deteksyon aleka, ak divès kalite konplèks pral absòbe sèten longèdonn yon fason diferan nan aplikasyon lazè medikal. Lazè longèdonn ki pi kout ak optik lazè yo benefisye pou kreye karakteristik ti ak egzak ak chofaj periferik minimòm paske plas fokal la pi piti. Sepandan, yo jeneralman pi chè ak pi fasil pou domaj pase lazè longèdonn ki pi long.
2: Pouvwa ak Enèji (Inite tipik: W oswa J)
Pouvwa yon lazè mezire nan Watts (W) epi yo itilize pou dekri pwodiksyon pouvwa optik yon lazè vag kontinyèl (CW) oswa pouvwa mwayèn yon lazè enpulsyonèl. Lazè enpulsyonèl yo karakterize tou pa enèji batman kè yo, ki se pwopòsyonèl ak pouvwa an mwayèn ak envès pwopòsyonèl to repetisyon lazè a (Figi 2). Enèji mezire an Joules (J).
Figi 2: Reprezantasyon vizyèl nan relasyon ki genyen ant enèji batman kè, pousantaj repetisyon, ak pouvwa mwayèn nan yon lazè enpulsyonèl
Pi wo pouvwa ak enèji lazè yo jeneralman pi chè, epi yo jenere plis chalè fatra. Kenbe bon jan kalite gwo bout bwa tou vin de pli zan pli difisil kòm pouvwa ak enèji ogmante.
3: Dire batman kè (Inite tipik: fs pou ms)
Se dire lazè batman kè oswa lajè batman kè anjeneral defini kòm lajè a plen nan mwatye maksimòm (FWHM) nan pouvwa a optik lazè kont tan (Figi 3). Lazè ultrarapid ofri anpil avantaj nan yon seri aplikasyon ki gen ladan pwosesis materyèl presizyon ak lazè medikal. Yo karakterize pa dire batman kout nan lòd la nan pikoseconds (10-12 segonn) a attoseconds (10-18 ak mwens.
P(W)
1 / To Repetisyon
Achte Tan Kont Piblik (yo)
Figi 3: pulsasyon yo nan yon lazè enpulsyonèl yo separe nan tan pa envès la nan pousantaj la repetisyon
4: To repetisyon (inite tipik: Hz a MHz)
Pousantaj repetisyon oswa frekans repetisyon batman yon lazè enpulsyonèl dekri kantite pulsasyon ki emèt pou chak segonn oswa entèval batman kè envès la (Figi 3). Kòm mansyone pi bonè, pousantaj repetisyon an se envès pwopòsyonèl ak enèji batman kè a ak dirèkteman pwopòsyonèl ak pouvwa an mwayèn. Pandan ke pousantaj repetisyon an jeneralman depann sou mwayen an genyen lazè, li ka varye nan anpil ka. Pi wo pousantaj repetisyon rezilta nan pi kout tan detant tèmik nan sifas la nan optik lazè a ak nan konsantre final la, ki rezilta nan pi vit chofaj materyèl.
5: Koerans Longè (Inite Tipik: Milimèt Pou Mèt)
Lazè a se aderan, ki vle di ke kouran elektrik nan diferan moman oswa kote yo aderan. Gen yon relasyon fiks ant valè faz jaden yo. Sa a se paske lazè, kontrèman ak pifò lòt kalite sous limyè, yo pwodui pa emisyon ankouraje. Longè koerans la defini yon distans kote koerans tanporèl limyè lazè a rete konstan pandan tout pwopagasyon limyè lazè a, san degradasyon pandan pwosesis la.
6: Polarizasyon
Polarizasyon defini direksyon jaden elektrik la nan vag limyè a, "li toujou pèpandikilè ak direksyon pwopagasyon. Nan pifò ka yo, limyè lazè yo pral lineyè polarize, sa vle di ke jaden elektrik la emèt toujou pwen nan menm direksyon an. Limyè unpolarized. pral gen yon jaden elektrik ki montre nan diferan direksyon degre polarizasyon anjeneral eksprime kòm rapò a nan pouvwa optik de eta polarizasyon ortogonal, tankou 100:1 oswa 500:1.
Paramèt gwo bout bwa
Paramèt sa yo karakterize fòm ak kalite reyon lazè a.
7: Dyamèt gwo bout bwa (Inite tipik: mm a cm)
Dyamèt gwo bout bwa yon lazè karakterize ekstansyon lateral gwo bout bwa a, oswa gwosè fizik li pèpandikilè ak direksyon pwopagasyon. Anjeneral li defini kòm lajè 1/e2, ki se lajè entansite gwo bout bwa a jiska 1/e2 (=13.5%). Nan pwen 1/e2, entansite jaden elektrik la desann nan 1/e (=37%). Pi gwo dyamèt gwo bout bwa a, pi gwo optik la ak tout sistèm nan bezwen pou evite tronke gwo bout bwa, ki ogmante pri. Sepandan, yon rediksyon nan dyamèt gwo bout bwa ogmante dansite pouvwa / enèji, ki kapab tou prejidis.
8: Pouvwa oswa Dansite Enèji (Inite Tipik: W/cm2 a MWicm2 oswa uJ/cm2 a J/cm2)
Dyamèt gwo bout bwa ki gen rapò ak dansite pouvwa/enèji gwo bout bwa lazè a. Dansite enèji, oswa kantite pouvwa optik / enèji pou chak zòn inite. Pi gwo dyamèt gwo bout bwa a, pi ba dansite pouvwa/enèji gwo bout bwa a pou yon pouvwa konstan oswa enèji. Gwo dansite pouvwa / enèji souvan dezirab nan pwodiksyon final la nan sistèm nan (pa egzanp nan koupe lazè oswa soude), men konsantrasyon pouvwa / enèji ki ba yo souvan benefisye andedan sistèm nan anpeche domaj lazè-induit. Sa a tou anpeche zòn yo gwo pouvwa / dansite enèji nan gwo bout bwa a soti nan ionize lè a. Pou rezon sa yo, pami lòt moun, ekspansyon reyon lazè yo souvan itilize pou ogmante dyamèt la e konsa diminye dansite pouvwa / enèji andedan sistèm lazè a. Sepandan, yo dwe pran prekosyon pou pa elaji gwo bout bwa a twòp pou ke li bloke nan ouvèti nan sistèm nan, sa ki lakòz enèji gaspiye ak domaj potansyèl.
9: Pwofil gwo bout bwa
Pwofil gwo bout bwa yon lazè dekri entansite distribiye sou koup transvèsal gwo bout bwa a. Pwofil gwo bout bwa komen yo enkli travès Gaussian ak travès plat-tèt, ki gen pwofil gwo bout bwa swiv fonksyon an Gaussian ak fonksyon an tèt plat, respektivman (Figi 4). Sepandan, pa gen okenn lazè ka pwodwi yon gwo bout bwa konplètman Gaussian oswa konplètman plat-tèt ak yon pwofil gwo bout bwa ki egzakteman matche ak fonksyon karakteristik li yo, paske toujou gen yon sèten kantite tach cho oswa fluctuations andedan lazè a. Diferans ki genyen ant pwofil travès aktyèl la nan yon lazè ak pwofil travès ideyal la souvan dekri pa mezi ki gen ladan faktè M2 lazè a.
Gaussian ak plat Top Beam Des
Figi 4: Konparezon pwofil gwo bout bwa a nan yon gwo bout bwa Gaussian ak yon gwo bout bwa tèt plat ki gen menm pouvwa mwayèn oswa entansite montre ke entansite nan pik nan gwo bout bwa a Gaussian se de fwa nan gwo bout bwa nan tèt plat.
10: Divèjans (inite tipik: mrad)
Pandan ke travès lazè yo souvan konsidere kòm kolimasyon, yo toujou gen yon sèten kantite divergence, ki dekri degre nan ki gwo bout bwa a diverges nan ogmante distans soti nan ren gwo bout bwa lazè a akòz diffraction. Nan aplikasyon long distans k ap travay, tankou sistèm LiDAR, kote objè yo ka dè santèn de mèt lwen sistèm lazè a, divergence vin yon pwoblèm patikilyèman enpòtan. Divèjans gwo bout bwa souvan defini pa mwatye ang lazè a, epi divèjans yon gwo bout bwa Gaussian (0) defini kòm:
W se longèdonn lazè a epi w0 se ren lazè a
Paramèt final sistèm yo
Paramèt final sa yo dekri pèfòmans sistèm lazè a nan pwodiksyon an
11: gwosè plas (inite tipik: um)
Gwosè tach yon reyon lazè konsantre dekri dyamèt gwo bout bwa nan konsantre nan sistèm lantiy konsantre. Nan anpil aplikasyon tankou pwosesis materyèl ak operasyon medikal, objektif la se pou misyon pou minimize gwosè tach la. Sa a maksimize dansite pouvwa epi li pèmèt kreyasyon karakteristik patikilyèman amann (Figi 5). Lantiy asferik yo souvan itilize olye pou yo lantiy esferik tradisyonèl pou diminye aberasyon esferik epi pwodwi pi piti gwosè plas fokal. Gen kèk kalite sistèm lazè pa finalman konsantre lazè a nan yon plas, nan ka sa a paramèt sa a pa aplike.
Figi 5: Eksperyans micromachining lazè nan Enstiti Teknoloji Italyen an montre yon ogmantasyon 10-pliye nan efikasite ablasyon nan yon sistèm perçage lazè nanosecond lè gwosè tach la redwi soti nan 220um rive 9um nan yon pousantaj koule konstan.
12: Distans k ap travay (inite tipik: um a m)
Distans k ap travay nan yon sistèm lazè tipikman defini kòm distans fizik la soti nan eleman optik final la (anjeneral yon lantiy konsantre) nan objè a oswa sifas sou ki lazè a konsantre. Sèten aplikasyon, tankou lazè medikal, tipikman chèche pou misyon pou minimize distans k ap travay la, pandan ke lòt moun, tankou teledeteksyon, tipikman vize maksimize ranje distans travay yo.
