Paramètres de base du système laser

Paramètres de base desystème laser

Dans de nombreux domaines d'application tels que le traitement des matériaux, la chirurgie laser et la télédétection, bien qu'il existe de nombreux types de systèmes laser, ils partagent souvent certains paramètres fondamentaux communs. L'établissement d'une terminologie paramétrique unifiée permet d'éviter toute confusion et offre aux utilisateurs la possibilité de sélectionner et de configurer plus précisément les systèmes et composants laser, répondant ainsi aux besoins spécifiques de chaque situation.

Paramètres de base

Longueur d'onde (unités courantes : nm à μm)

La longueur d'onde reflète les caractéristiques de fréquence des ondes lumineuses émises par un laser dans l'espace. Différents scénarios d'application ont des exigences différentes en matière de longueurs d'onde : lors du traitement des matériaux, le taux d'absorption des matériaux varie pour des longueurs d'onde spécifiques, ce qui affecte le résultat du traitement. En télédétection, l'absorption et les interférences atmosphériques diffèrent selon les longueurs d'onde. En médecine, l'absorption des lasers par les personnes de différentes couleurs de peau varie également en fonction de la longueur d'onde. Du fait de la taille réduite du point focal, les lasers à longueur d'onde plus courte etdispositifs optiques laserIls présentent l'avantage de permettre la création de motifs petits et précis, tout en générant très peu de chaleur périphérique. Cependant, comparés aux lasers à plus grande longueur d'onde, ils sont généralement plus chers et plus fragiles.

2. Puissance et énergie (Unités courantes : W ou J)

La puissance d'un laser se mesure généralement en watts (W) et sert à quantifier la puissance de sortie des lasers continus ou la puissance moyenne des lasers pulsés. Pour ces derniers, l'énergie d'une impulsion est directement proportionnelle à la puissance moyenne et inversement proportionnelle à la fréquence de répétition, l'unité étant le joule (J). Plus la puissance ou l'énergie est élevée, plus le coût du laser est important, plus les exigences en matière de dissipation thermique sont élevées et plus il est difficile de maintenir une bonne qualité de faisceau.

Énergie d'impulsion = fréquence de répétition de puissance moyenne

3. Durée d'impulsion (Unités courantes : fs à ms)

La durée d'une impulsion laser, également appelée largeur d'impulsion, est généralement définie comme le temps nécessaire pour quelaserla puissance à monter jusqu'à la moitié de sa valeur maximale (FWHM) (Figure 1). La largeur d'impulsion des lasers ultrarapides est extrêmement courte, allant généralement de la picoseconde (10⁻¹² secondes) à l'attoseconde (10⁻¹⁸ secondes).

4. Fréquence de répétition (Unités courantes : Hz à MHz)

Le taux de répétition d'unlaser pulséLa fréquence de répétition des impulsions (ou fréquence de répétition des impulsions) correspond au nombre d'impulsions émises par seconde, soit l'inverse de l'intervalle entre les impulsions (figure 1). Comme indiqué précédemment, la fréquence de répétition est inversement proportionnelle à l'énergie des impulsions et directement proportionnelle à la puissance moyenne. Bien que la fréquence de répétition dépende généralement du milieu amplificateur du laser, elle peut varier dans de nombreux cas. Plus la fréquence de répétition est élevée, plus le temps de relaxation thermique de la surface de l'élément optique du laser et du point focal final est court, ce qui permet au matériau de chauffer plus rapidement.

5. Longueur de cohérence (Unités courantes : mm à cm)

Les lasers possèdent une cohérence, c'est-à-dire une relation fixe entre les valeurs de phase du champ électrique à différents instants ou positions. Ceci est dû au fait que les lasers sont générés par émission stimulée, contrairement à la plupart des autres sources lumineuses. Au cours de la propagation, la cohérence s'affaiblit progressivement, et la longueur de cohérence du laser définit la distance à laquelle sa cohérence temporelle conserve une certaine intensité.

6. Polarisation

La polarisation définit la direction du champ électrique des ondes lumineuses, qui est toujours perpendiculaire à leur direction de propagation. Dans la plupart des cas, les lasers sont polarisés linéairement, ce qui signifie que le champ électrique émis est toujours orienté dans la même direction. La lumière non polarisée génère des champs électriques orientés dans de nombreuses directions différentes. Le degré de polarisation est généralement exprimé par le rapport des puissances optiques de deux états de polarisation orthogonaux, par exemple 100:1 ou 500:1.