波长、功率和能量、重复率、相干长度等,激光术语。
发布:博科斯光电  时间:2024-05-08  浏览:686
波长(常用单位:nm至µm):
激光的波长描述了发射光波的空间频率。特定用例的最佳波长在很大程度上取决于应用。在材料加工过程中,不同的材料会具有独特的波长吸收特性,导致与材料的相互作用不同。同样,在遥感中,大气吸收和干扰会对某些波长产生不同的影响,而在医疗激光应用中,不同的肤色会对某些波段产生不同的吸收。更短波长的激光器和激光光学器件在创建小而精确的特征方面具有优势,这些特征由于较小的聚焦点而产生最小的外围加热。然而,它们通常比长波长激光器更昂贵,更容易受到损坏。
功率和能量(常用单位:W或J):
激光功率以瓦特(W)为单位测量,用于描述连续波(CW)激光器的光功率输出或脉冲激光器的平均功率。此外,脉冲激光的特点是其脉冲能量与平均功率成正比,与脉冲重复率成反比。能量的单位是焦耳(J)。
脉冲能量=平均功率重复率脉冲能量=一般功率重复率。
具有更高功率和能量的激光器通常更昂贵并且产生更多的废热。随着功率和能量的增加,保持高光束质量变得越来越困难。
脉冲持续时间(常用单位:fs到ms):
激光脉冲持续时间或(即:脉冲宽度)通常定义为激光达到其最大光功率(FWHM)的一半所需的时间。超快激光器的特点是脉冲持续时间短,从皮秒(10-12秒)到阿秒(10-18秒)不等。
重复频率(常用单位:Hz到MHz):
脉冲激光器的重复率或脉冲重复频率描述了每秒发射的脉冲数,它是顺序脉冲间隔的倒数。如前所述,重复率与脉冲能量成反比,与平均功率成正比。尽管重复率通常取决于激光增益介质,但在许多情况下,重复率可以变化。重复频率越高,激光光学器件和最终聚焦点表面的热弛豫时间就越短,从而使材料升温更快。
相干长度(常用单位:毫米至厘米):
激光是相干的,这意味着不同时间或位置的电场相位值之间存在固定的关系。这是因为激光是由受激发射产生的,与大多数其他类型的光源不同。相干在整个传播过程中逐渐减弱,激光的相干长度定义了其时间相干保持一定质量的距离。
极化:
偏振定义了光波的电场方向,它总是垂直于传播方向。在大多数情况下,激光是线性偏振的,这意味着发射的电场总是指向同一方向。非极化光产生指向许多不同方向的电场。偏振度通常表示为两个正交偏振态的光焦度之比,例如100:1或500:1。
梁直径(常用单位:mm至cm):
激光器的光束直径代表光束的横向延伸,或垂直于传播方向的物理尺寸。它通常定义为1/e2宽度,即光束强度达到其最大值1/e2(≈13.5%)的点。在1/e2点,电场强度降至其最大值的1/e(≈37%)。光束直径越大,避免光束截断所需的光学器件和整个系统就越大,导致成本增加。然而,减小光束直径会增加功率/能量密度,这也会产生不利影响。
功率或能量密度(常用单位:W/cm2至MW/cm2或µJ/cm2至J/cm2):
光束直径与激光束的功率/能量密度(即每单位面积的光功率/能量)有关。当光束的功率或能量恒定时,光束直径越大,功率/能量密度越小。高功率/能量密度的激光器通常是系统的理想最终输出(例如在激光切割或激光焊接应用中),但低功率/能量强度的激光器在系统内通常是有益的,可以防止激光引起的损伤。这也防止了光束的高功率/高能量密度区域电离空气。由于这些原因,光束扩展器经常用于增加直径,从而降低激光系统内部的功率/能量密度。然而,必须小心,不要将光束扩展得太大,以至于光束被夹在系统的孔径内,从而导致能量浪费和可能的损坏。
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