Paramètres importants de caractérisation des performances du système laser

1. Longueur d'onde (unité : nm à μm)

Lelongueur d'onde du laserreprésente la longueur d'onde de l'onde électromagnétique transportée 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 n'a qu'une seule fréquence bien définie.

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

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

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

La longueur d’onde du laser bleu est généralement comprise entre 400 nm et 500 nm (principalement utilisée pour la chirurgie au laser) ;

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

Le laser infrarouge est le plus spécifique. Selon sa gamme de longueurs d'onde et son domaine d'application, sa longueur d'onde se situe généralement entre 700 nm et 1 mm. La bande infrarouge peut être divisée en trois sous-bandes : le proche infrarouge (NIR), le moyen infrarouge (MIR) et l'infrarouge lointain (FIR). La gamme de longueurs d'onde proche infrarouge, comprise entre 750 nm et 1 400 nm, 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 laserOn utilise le terme « puissance optique » pour décrire la puissance optique d'un laser à onde continue (CW) ou la puissance moyenne d'un laser pulsé. De plus, les lasers pulsés se caractérisent par une énergie d'impulsion proportionnelle à la puissance moyenne et inversement proportionnelle à la fréquence de répétition de l'impulsion. Les lasers de puissance et d'énergie supérieures produisent généralement davantage de chaleur résiduelle.

La plupart des faisceaux laser ont un profil gaussien : l'irradiance et le flux sont donc tous deux à leur maximum sur l'axe optique et diminuent à mesure que l'écart par rapport à cet axe augmente. D'autres lasers ont des profils de faisceau à sommet plat qui, contrairement aux faisceaux gaussiens, présentent un profil d'irradiance constant sur toute la section du faisceau et une diminution rapide de l'intensité. Par conséquent, les lasers à sommet plat n'ont pas d'irradiance maximale. La puissance maximale d'un faisceau gaussien est deux fois supérieure à celle d'un faisceau à sommet plat de même puissance moyenne.

3. Durée de l'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. Taux de répétition (unité : Hz à MHz)

Le taux de répétition d'unlaser pulsé(fréquence de répétition des impulsions) décrit le nombre d'impulsions émises par seconde, c'est-à-dire l'inverse de l'espacement des impulsions dans la séquence temporelle. La fréquence de répétition est inversement proportionnelle à l'énergie de l'impulsion et proportionnelle à la puissance moyenne. Bien que la fréquence de répétition dépende généralement du milieu de gain laser, elle peut souvent être modifiée. Une fréquence de répétition plus élevée entraîne un temps de relaxation thermique plus court à la surface et au foyer final de l'élément optique laser, ce qui accélère le chauffage du matériau.

5. Divergence (unité typique : mrad)

Bien que les faisceaux laser soient généralement considérés comme collimateurs, ils présentent toujours une certaine divergence, qui décrit l'ampleur de la divergence du faisceau sur une distance croissante à partir de la taille du faisceau laser, due à la diffraction. Dans les applications impliquant de longues distances de travail, comme les systèmes LiDAR, où les objets peuvent se trouver à des centaines de mètres du système 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, telles que le traitement des matériaux et la chirurgie, l'objectif est de minimiser la taille du spot. Cela maximise la densité de puissance et permet de créer des motifs particulièrement fins. Des lentilles asphériques sont souvent utilisées à la place des lentilles sphériques traditionnelles pour réduire les aberrations sphériques et produire un point 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 se focalise. Certaines applications, comme les lasers médicaux, cherchent généralement à minimiser la distance de fonctionnement, tandis que d'autres, comme la télédétection, cherchent généralement à maximiser leur portée.