Malzeme işleme, lazer cerrahisi ve uzaktan algılama gibi çeşitli uygulamalarda geniş bir yelpazede genel amaçlı lazer sistemleri mevcuttur, ancak birçok lazer sistemi ortak temel parametreleri paylaşır. Bu parametreler için ortak terimlerin oluşturulması yanlış iletişimi önler ve bunların anlaşılması, lazer sistemi ve bileşenlerinin uygulama gereksinimlerini karşılayacak şekilde doğru şekilde belirlenmesine olanak tanır.
Temel parametreler
Aşağıdaki temel parametreler lazer sistemlerinin en temel kavramlarıdır ve daha ileri noktaların anlaşılması açısından da kritik öneme sahiptir.
1. Dalgaboyu(Tipik birimler: nm/um)
Lazerin dalga boyu, yayılan ışık dalgasının uzaysal frekansını tanımlar. Farklı malzemeler, malzeme işlemede dalga boyuna bağlı benzersiz emme özelliklerine sahip olacak ve bu da malzeme ile farklı etkileşimlere yol açacaktır. Benzer şekilde, uzaktan algılamada atmosferik absorpsiyon ve girişimin belirli dalga boyları üzerinde farklı etkileri olacaktır ve tıbbi lazer uygulamalarında çeşitli kompleksler, belirli dalga boyları üzerinde farklı absorpsiyona sahip olacaktır. Daha kısa dalga boyuna sahip lazerler ve lazer optikleri, odak noktası daha küçük olduğundan minimum çevresel ısınmayla küçük, hassas özelliklerin oluşturulmasını kolaylaştırır. Bununla birlikte, genellikle daha pahalıdırlar ve daha uzun dalga boyuna sahip lazerlere göre hasara daha yatkındırlar.
2. Güç ve enerji(Tipik birimler: W/J)
Bir lazerin gücü watt (W) cinsinden ölçülür ve sürekli dalga (CW) lazerinin optik güç çıkışını veya darbeli bir lazerin ortalama gücünü tanımlamak için kullanılır. Darbeli lazerler aynı zamanda ortalama güçle orantılı ve lazerin tekrarlama hızıyla ters orantılı olan darbe enerjileriyle de karakterize edilir. Enerji joule (J) cinsinden ölçülür.
Daha yüksek güç ve enerjiye sahip lazerler genellikle daha pahalıdır ve daha fazla atık ısı üretirler. Güç ve enerji arttıkça yüksek ışın kalitesini korumak giderek zorlaşıyor.
3. Darbe süresi(Tipik birimler: fs/ms)
Lazer darbe süresi veya darbe genişliği genellikle lazer ışığı gücü ve süresinin yarım tepe tam genişliği (FWHM) olarak tanımlanır. Ultra hızlı lazerler, hassas malzeme işleme ve tıbbi lazerler de dahil olmak üzere bir dizi uygulamada birçok avantaja sahiptir ve yaklaşık pikosaniyeden (10-12 saniye) attosaniyeye (10-18 saniye) kadar kısa darbe süreleriyle karakterize edilir.
4. Tekrar oranı(Tipik birimler: Hz/MHz)
Atımlı bir lazerin tekrarlama oranı veya atım tekrarlama oranı, saniyede yayılan atım sayısını veya ters zamanlı atım aralığını tanımlar. Daha önce de belirtildiği gibi tekrarlama oranı darbe enerjisiyle ters, ortalama güçle orantılıdır. Tekrarlama oranı genellikle lazer kazanç ortamına bağlı olsa da birçok durumda değişiklik gösterebilir. Daha yüksek tekrarlama oranı, yüzey için daha kısa bir termal gevşeme süresi ve lazer optiğinin son odağı ile sonuçlanır, bu da malzemenin daha hızlı ısınmasına yol açar.
5. Tutarlılık uzunluğu(Tipik birimler: mm/m)
Lazerler tutarlıdır; bu, elektrik alanının farklı zaman veya konumlardaki faz değerleri arasında sabit bir ilişki olduğu anlamına gelir. Bunun nedeni, diğer ışık kaynaklarının çoğundan farklı olarak, lazer ışığının uyarılmış emisyonla üretilmesidir. Yayılma boyunca tutarlılık bozulur. ve bir lazerin tutarlılık uzunluğu, lazerin zamansal tutarlılığının belirli bir kalitede kaldığı mesafeyi tanımlar.
6. Polarizasyon
Polarizasyon, bir ışık dalgasının elektrik alanının yönünü tanımlar; bu, her zaman yayılma yönüne diktir. Çoğu durumda lazer doğrusal olarak polarize olacaktır, yani yayılan elektrik alanı her zaman aynı yöne işaret eder. Polarize olmayan ışık, birçok farklı yöne işaret eden elektrik alanlarına sahip olacaktır. Polarizasyon genellikle 100:1 veya 500:1 gibi iki ortogonal polarizasyon durumunda ışığın odak gücünün oranı olarak ifade edilir.
Işın parametreleri
Aşağıdaki parametreler lazer ışınının şeklini ve kalitesini karakterize eder.
7. Kiriş çapı(Tipik birimler: mm/cm)
Bir lazerin ışın çapı, ışının enine uzantısını veya yayılma yönüne dik olan fiziksel boyutunu karakterize eder. Genellikle 1/e2 genişliği olarak tanımlanır ve bu, ışın yoğunluğunun 1/e2'ye (≈ %13,5) ulaşmasıyla tanımlanır. 1/e2'de alan yoğunluğu 1/e'ye (≈ %37) düşer. Işın çapı ne kadar büyük olursa, ışının kesilmesini önlemek için optiklerin ve genel sistemin de o kadar büyük olması gerekir, dolayısıyla maliyet artar. Ancak ışın çapındaki azalma güç/enerji yoğunluğunu arttırır ve bu da zararlı olabilir.
8. Güç veya enerji yoğunluğu(Tipik birimler: W/cm2,MW/cm2 veya µJ/cm2,J/cm2)
Işın çapı, lazer ışınının güç/enerji yoğunluğuna veya birim alan başına optik güç/enerjiye bağlıdır. Işın çapı ne kadar büyük olursa, sabit güç veya enerjiye sahip bir ışının güç/enerji yoğunluğu o kadar küçük olur. Bir sistemin nihai çıktısında (örn. lazerle kesme veya kaynaklamada), yüksek güç/enerji yoğunluğu genellikle idealdir, ancak sistem içinde düşük güç/enerji konsantrasyonu, lazerin neden olduğu hasarı önlemek için genellikle faydalıdır. Bu aynı zamanda ışının yüksek güç/enerji yoğunluğu bölgesinin havayı iyonize etmesini de önler. Bu nedenlerden dolayı, diğerlerinin yanı sıra, çapı artırmak için sıklıkla lazer ışını genişleticiler kullanılır, böylece lazer sistemi içindeki güç/enerji yoğunluğu azalır. Bununla birlikte, kirişin sistemdeki gözeneklere girmesini engelleyecek şekilde kirişi çok fazla genişletmemeye dikkat edilmelidir, bu da enerji israfına ve potansiyel hasara neden olur.
9. Kiriş profili
Bir lazerin ışın profili, ışın kesiti boyunca yoğunluk dağılımını tanımlar. Ortak ışın profilleri, ışın profilleri sırasıyla Gauss fonksiyonunu ve düz tepeli fonksiyonu takip eden Gauss ışınını ve düz tepeli kirişi içerir. Bununla birlikte, hiçbir lazer, ışın profili karakteristik fonksiyonuna tam olarak uyan mükemmel Gaussian veya tamamen düz bir üst ışın üretemez, çünkü lazerin içinde her zaman belirli sayıda sıcak nokta veya dalgalanma vardır. Bir lazerin gerçek ışın profili ile ideal ışın profili arasındaki fark genellikle lazerin M2 faktörünü içeren bir metrikle tanımlanır.
10. Farklılık(tipik birim: mrad)
Her ne kadar lazer ışınları genellikle yön veren olarak düşünülse de, her zaman belirli bir miktarda sapma içerirler; bu, ışının, kırınıma bağlı olarak lazer ışınının bel kısmından artan bir mesafe boyunca ne kadar saptığını tanımlar. Nesnelerin lazer sisteminden yüzlerce metre uzakta olabileceği liDAR sistemleri gibi uzun çalışma mesafelerine sahip uygulamalarda, sapma özellikle önemli bir sorun haline gelir. Işın sapması genellikle lazerin yarım açısıyla tanımlanır ve Gauss ışınının sapması (θ) şu şekilde tanımlanır:
θ═λ/πw0
λ lazerin dalga boyudur ve w0 lazerin belidir.
Bu son parametreler, lazer sisteminin çıkıştaki performansını tanımlar.
11. Nokta boyutu(Tipik birim: µm)
Odaklanmış lazer ışınının nokta boyutu, odaklanan mercek sisteminin odak noktasındaki ışın çapını tanımlar. Malzeme işleme ve tıbbi cerrahi gibi birçok uygulamada amaç nokta boyutunu en aza indirmektir. Bu, güç yoğunluğunu en üst düzeye çıkarır ve özellikle ince taneli özelliklerin oluşturulmasına olanak tanır. Küresel sapmaları azaltmak ve daha küçük bir odak noktası boyutu üretmek için geleneksel küresel merceklerin yerine genellikle küresel olmayan mercekler kullanılır. Bazı lazer sistemi türleri, lazeri noktaya odaklamaz, bu durumda bu parametre geçerli değildir.
12. Çalışma mesafesi(tipik birim: µm/m)
Bir lazer sisteminin çalışma mesafesi genel olarak son optik elemandan (genellikle odaklama merceği) lazerin odaklandığı nesneye veya yüzeye olan fiziksel mesafe olarak tanımlanır. Tıbbi lazerler gibi bazı uygulamalar genellikle çalışma mesafesini en aza indirmeyi hedeflerken, uzaktan algılama gibi diğer uygulamalar genellikle çalışma mesafesi aralığını maksimuma çıkarmayı hedefler.
Xi'an Guosheng Lazer Technology Co., Ltd., otomatik lazer kaplama makinesi, yüksek hızlı lazer kaplama makinesi, lazer söndürme makinesi, lazer kaynak makinesi ve lazer 3D baskı ekipmanlarının Ar-Ge, üretim ve satışı konusunda uzmanlaşmış bir yüksek teknoloji kuruluşudur. Ürünlerimiz uygun maliyetli olup yurt içi ve yurt dışında satılmaktadır. Ürünlerimizle ilgileniyorsanız lütfen bob@gshenglaser.com adresinden bizimle iletişime geçin.