Paramètres importants de caractérisation des performances d'un système laser

1. Longueur d'onde (unité : nm à μm)

Lelongueur d'onde du laserreprésente la longueur d'onde de l'onde électromagnétique véhiculée par le laser. Comparée à d'autres types de lumière, une caractéristique importante delaserc'est qu'il est monochromatique, ce qui signifie que sa longueur d'onde est très pure et qu'il ne possède qu'une seule fréquence bien définie.

La différence entre les différentes longueurs d'onde du laser :

La longueur d'onde du laser rouge se situe généralement entre 630 nm et 680 nm, la lumière émise est rouge, et c'est également le laser le plus courant (principalement utilisé dans le domaine de l'éclairage médical, etc.) ;

La longueur d'onde du laser vert est généralement d'environ 532 nm (principalement utilisé dans le domaine de la télémétrie laser, etc.) ;

La longueur d'onde du laser bleu se situe généralement entre 400 nm et 500 nm (principalement utilisé pour la chirurgie laser) ;

Laser UV entre 350 nm et 400 nm (principalement utilisé en biomédecine) ;

Le laser infrarouge est particulièrement particulier. Selon sa gamme de longueurs d'onde et son domaine d'application, il se situe généralement entre 700 nm et 1 mm. La bande infrarouge se divise en trois sous-bandes : le proche infrarouge (NIR), l'infrarouge moyen (MIR) et l'infrarouge lointain (FIR). La gamme de longueurs d'onde du proche infrarouge s'étend approximativement de 750 nm à 1 400 nm et est largement utilisée dans les communications par fibre optique, l'imagerie biomédicale et les équipements de vision nocturne infrarouge.

2. Puissance et énergie (unité : W ou J)

Puissance laserCe terme sert à décrire la puissance optique de sortie d'un laser à onde continue (CW) ou la puissance moyenne d'un laser pulsé. De plus, les lasers pulsés se caractérisent par le fait que leur énergie d'impulsion est proportionnelle à la puissance moyenne et inversement proportionnelle à la fréquence de répétition des impulsions ; les lasers de puissance et d'énergie plus élevées produisent généralement davantage de chaleur résiduelle.

La plupart des faisceaux laser ont un profil gaussien ; l’éclairement et le flux sont donc maximaux sur l’axe optique du laser et diminuent à mesure que l’on s’en éloigne. D’autres lasers possèdent des profils de faisceau à plateau qui, contrairement aux faisceaux gaussiens, présentent un éclairement constant sur toute la section transversale du faisceau et une décroissance rapide de l’intensité. Par conséquent, les lasers à plateau ne possèdent pas d’éclairement maximal. La puissance de crête d’un faisceau gaussien est le double de celle d’un faisceau à plateau de même puissance moyenne.

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

La durée de l'impulsion laser (c'est-à-dire la largeur de l'impulsion) est le temps nécessaire au laser pour atteindre la moitié de la puissance optique maximale (FWHM).

 

4. Fréquence de répétition (unité : Hz à MHz)

Le taux de répétition d'unlaser pulséLa fréquence de répétition des impulsions (ou taux de répétition) correspond au nombre d'impulsions émises par seconde, soit l'inverse de l'intervalle temporel entre les impulsions. Elle est inversement proportionnelle à l'énergie des impulsions et proportionnelle à la puissance moyenne. Bien que la fréquence de répétition dépende généralement du milieu amplificateur du laser, elle peut souvent être modifiée. Une fréquence de répétition plus élevée induit un temps de relaxation thermique plus court pour la surface et le foyer final de l'élément optique du laser, ce qui entraîne un chauffage plus rapide du matériau.

5. Divergence (unité typique : mrad)

Bien que les faisceaux laser soient généralement considérés comme collimatés, ils présentent toujours une certaine divergence, qui décrit l'ampleur de leur divergence en fonction de la distance à partir du point focal, due à la diffraction. Dans les applications à longue portée, comme les systèmes LiDAR où les objets peuvent se situer à plusieurs centaines de mètres du laser, la divergence devient un problème particulièrement important.

6. Taille du spot (unité : μm)

La taille du spot du faisceau laser focalisé correspond au diamètre du faisceau au point focal du système de lentilles de focalisation. Dans de nombreuses applications, comme le traitement des matériaux et la chirurgie médicale, l'objectif est de minimiser la taille du spot. Ceci maximise la densité de puissance et permet la création de détails particulièrement fins. Les lentilles asphériques sont souvent utilisées à la place des lentilles sphériques traditionnelles afin de réduire les aberrations sphériques et d'obtenir un spot focal plus petit.

7. Distance de travail (unité : μm à m)

La distance de fonctionnement d'un système laser est généralement définie comme la distance physique entre l'élément optique final (généralement une lentille de focalisation) et l'objet ou la surface sur laquelle le laser est focalisé. Certaines applications, comme les lasers médicaux, visent généralement à minimiser cette distance, tandis que d'autres, comme la télédétection, cherchent généralement à maximiser leur portée.