Lunghezza d'onda, potenza ed energia, velocità di ripetizione, lunghezza di coerenza, ecc., Terminologia laser.

Lunghezza d'onda (unità comuni: da nm a µm):

La lunghezza d'onda di un laser descrive la frequenza spaziale dell'onda luminosa emessa. La lunghezza d'onda ottimale per un caso d'uso specifico dipende fortemente dall'applicazione. Durante la lavorazione del materiale, materiali diversi avranno caratteristiche di assorbimento della lunghezza d'onda uniche, con conseguenti interazioni diverse con i materiali. Allo stesso modo, l'assorbimento atmosferico e le interferenze possono influenzare in modo diverso determinate lunghezze d'onda nel telerilevamento e, nelle applicazioni laser mediche, diversi colori della pelle assorbiranno determinate lunghezze d'onda in modo diverso. I laser a lunghezza d'onda più corta e l'ottica laser presentano vantaggi nella creazione di caratteristiche piccole e precise che generano un riscaldamento periferico minimo a causa di punti focalizzati più piccoli. Tuttavia, sono generalmente più costosi e più suscettibili ai danni rispetto ai laser a lunghezza d’onda maggiore.

Potenza ed energia (unità comuni: W o J):

La potenza del laser viene misurata in watt (W), che viene utilizzata per descrivere la potenza ottica in uscita di un laser a onda continua (CW) o la potenza media di un laser pulsato. Inoltre, la caratteristica del laser pulsato è che l'energia del suo impulso è direttamente proporzionale alla potenza media e inversamente proporzionale alla frequenza di ripetizione dell'impulso. L'unità di energia è Joule (J).

Energia dell'impulso = frequenza di ripetizione media della potenza Energia dell'impulso = frequenza di ripetizione media della potenza.

I laser con potenza ed energia più elevate sono generalmente più costosi e producono più calore disperso. Con l'aumento della potenza e dell'energia, mantenere la qualità degli abbaglianti diventa sempre più difficile.

Durata dell'impulso (unità comuni: da fs a ms):

La durata dell'impulso laser o (cioè: larghezza dell'impulso) è generalmente definita come il tempo impiegato dal laser per raggiungere la metà della sua potenza ottica massima (FWHM). I laser ultraveloci sono caratterizzati da brevi durate degli impulsi, che vanno dai picosecondi (10-12 secondi) agli attosecondi (10-18 secondi).

Frequenza di ripetizione (unità comuni: da Hz a MHz):

La velocità di ripetizione di un laser a impulsi, o frequenza di ripetizione degli impulsi, descrive il numero di impulsi emessi al secondo, che è il reciproco della spaziatura sequenziale degli impulsi. Come accennato in precedenza, la frequenza di ripetizione è inversamente proporzionale all'energia dell'impulso e direttamente proporzionale alla potenza media. Sebbene la velocità di ripetizione dipenda solitamente dal mezzo di guadagno del laser, in molti casi la velocità di ripetizione può variare. Maggiore è la frequenza di ripetizione, minore è il tempo di rilassamento termico sulla superficie dell'ottica laser e sul punto focalizzato finale, consentendo al materiale di riscaldarsi più velocemente.

Lunghezza di coerenza (unità comuni: da mm a cm):

I laser sono coerenti, il che significa che esiste una relazione fissa tra i valori di fase del campo elettrico in momenti o luoghi diversi. Questo perché la luce laser è prodotta mediante emissione stimolata, a differenza della maggior parte degli altri tipi di sorgenti luminose. La coerenza si indebolisce gradualmente durante la propagazione e la lunghezza di coerenza di un laser definisce la distanza su cui la sua coerenza temporale mantiene una certa qualità.

Polarizzazione:

La polarizzazione definisce la direzione del campo elettrico di un'onda luminosa, che è sempre perpendicolare alla direzione di propagazione. Nella maggior parte dei casi, la luce laser è polarizzata linearmente, il che significa che il campo elettrico emesso punta sempre nella stessa direzione. La luce non polarizzata produce campi elettrici che puntano in molte direzioni diverse. Il grado di polarizzazione è solitamente espresso come il rapporto tra la potenza ottica di due stati di polarizzazione ortogonali, come 100:1 o 500:1.

Diametro del raggio (unità comuni: da mm a cm):

Il diametro del raggio di un laser rappresenta l'estensione laterale del raggio, ovvero la dimensione fisica perpendicolare alla direzione di propagazione. Di solito è definito a 1/e2 di larghezza, cioè il punto in cui l'intensità del fascio raggiunge 1/e2 (≈ 13,5%) del suo valore massimo. Nel punto 1/e2, l'intensità del campo elettrico scende a 1/e (≈ 37%) del suo valore massimo. Maggiore è il diametro del raggio, maggiore è l'ottica e il sistema complessivo necessari per evitare il taglio del raggio, con conseguente aumento dei costi. Tuttavia, la riduzione del diametro del fascio aumenta la densità di potenza/energia, il che può anche avere effetti dannosi.

Densità di potenza o energia (unità comuni: da W/cm2 a MW/cm2 o da µJ/cm2 a J/cm2):

Il diametro del raggio è correlato alla densità di potenza/energia del raggio laser (ovvero, alla potenza/energia ottica per unità di area). Quando la potenza o l'energia del raggio è costante, maggiore è il diametro del raggio, minore è la densità di potenza/energia. I laser ad alta densità di potenza/energia sono solitamente l'output finale ideale del sistema (come nelle applicazioni di taglio laser o saldatura laser), ma a bassa densità di potenza/energia del laser è spesso vantaggioso all'interno del sistema, prevenendo danni indotti dal laser. Ciò impedisce inoltre che le regioni ad alta potenza/alta densità di energia del fascio ionizzino l'aria. Per questi motivi, gli espansori del raggio vengono spesso utilizzati per aumentare il diametro, riducendo così la densità di potenza/energia all'interno del sistema laser. Bisogna fare attenzione, tuttavia, a non espandere il raggio così tanto da rimanere incastrato all'interno dell'apertura del sistema, con conseguente spreco di energia e possibili danni.