Comprimento de onda, potência e energia, taxa de repetição, comprimento de coerência, etc., terminologia laser.

Comprimento de onda (unidades comuns: nm a µm):

O comprimento de onda de um laser descreve a frequência espacial da onda de luz emitida. O comprimento de onda ideal para um caso de uso específico depende muito da aplicação. Durante o processamento de materiais, diferentes materiais terão características únicas de absorção de comprimento de onda, resultando em diferentes interações com os materiais. Da mesma forma, a absorção atmosférica e a interferência podem afetar certos comprimentos de onda de maneira diferente no sensoriamento remoto e, em aplicações médicas de laser, diferentes cores de pele absorverão certos comprimentos de onda de maneira diferente. Lasers de comprimento de onda mais curtos e ópticas de laser têm vantagens na criação de recursos pequenos e precisos que geram aquecimento periférico mínimo devido a pontos focados menores. No entanto, eles são geralmente mais caros e mais suscetíveis a danos do que os lasers de comprimento de onda mais longo.

Potência e energia (unidades comuns: W ou J):

A potência do laser é medida em watts (W), que é usado para descrever a potência óptica de um laser de onda contínua (CW) ou a potência média de um laser pulsado. Além disso, a característica do laser pulsado é que sua energia de pulso é diretamente proporcional à potência média e inversamente proporcional à taxa de repetição do pulso. A unidade de energia é Joule (J).

Energia de pulso = taxa média de repetição de potência. Energia de pulso = taxa média de repetição de potência.

Lasers com maior potência e energia são geralmente mais caros e produzem mais calor residual. À medida que a potência e a energia aumentam, manter a alta qualidade do feixe torna-se cada vez mais difícil.

Duração do pulso (unidades comuns: fs a ms):

A duração do pulso do laser ou (isto é: largura do pulso) é geralmente definida como o tempo que leva para o laser atingir metade de sua potência óptica máxima (FWHM). Os lasers ultrarrápidos são caracterizados por durações de pulso curtas, variando de picossegundos (10-12 segundos) a attosegundos (10-18 segundos).

Taxa de repetição (unidades comuns: Hz a MHz):

A taxa de repetição de um laser pulsado, ou frequência de repetição de pulso, descreve o número de pulsos emitidos por segundo, que é o inverso do espaçamento sequencial dos pulsos. Como mencionado anteriormente, a taxa de repetição é inversamente proporcional à energia do pulso e diretamente proporcional à potência média. Embora a taxa de repetição geralmente dependa do meio de ganho do laser, em muitos casos a taxa de repetição pode variar. Quanto maior a taxa de repetição, menor será o tempo de relaxamento térmico na superfície da óptica do laser e no ponto focal final, permitindo que o material aqueça mais rapidamente.

Comprimento de coerência (unidades comuns: mm a cm):

Os lasers são coerentes, o que significa que existe uma relação fixa entre os valores de fase do campo elétrico em diferentes momentos ou locais. Isto ocorre porque a luz laser é produzida por emissão estimulada, ao contrário da maioria dos outros tipos de fontes de luz. A coerência enfraquece gradualmente ao longo da propagação, e o comprimento de coerência de um laser define a distância ao longo da qual sua coerência temporal mantém uma certa qualidade.

Polarização:

A polarização define a direção do campo elétrico de uma onda de luz, que é sempre perpendicular à direção de propagação. Na maioria dos casos, a luz do laser é polarizada linearmente, o que significa que o campo elétrico emitido aponta sempre na mesma direção. A luz não polarizada produz campos elétricos que apontam em muitas direções diferentes. O grau de polarização é geralmente expresso como a razão entre a potência óptica de dois estados de polarização ortogonais, como 100:1 ou 500:1.

Diâmetro do feixe (unidades comuns: mm a cm):

O diâmetro do feixe de um laser representa a extensão lateral do feixe, ou o tamanho físico perpendicular à direção de propagação. Geralmente é definido na largura de 1/e2, ou seja, o ponto em que a intensidade do feixe atinge 1/e2 (≈ 13,5%) do seu valor máximo. No ponto 1/e2, a intensidade do campo elétrico cai para 1/e (≈ 37%) do seu valor máximo. Quanto maior o diâmetro do feixe, maior será a óptica e o sistema geral necessários para evitar o corte do feixe, resultando em aumento de custo. No entanto, a redução do diâmetro do feixe aumenta a densidade de potência/energia, o que também pode ter efeitos prejudiciais.

Densidade de potência ou energia (unidades comuns: W/cm2 a MW/cm2 ou µJ/cm2 a J/cm2):

O diâmetro do feixe está relacionado à densidade de potência/energia do feixe de laser (ou seja, a potência/energia óptica por unidade de área). Quando a potência ou energia do feixe é constante, quanto maior o diâmetro do feixe, menor será a densidade de potência/energia. Lasers de alta potência/densidade de energia são geralmente o resultado final ideal do sistema (como em aplicações de corte a laser ou soldagem a laser), mas baixa densidade de potência/energia do laser é frequentemente benéfico dentro do sistema, evitando danos induzidos pelo laser. Isto também evita que as regiões de alta potência/alta densidade de energia do feixe ionizem o ar. Por estas razões, expansores de feixe são frequentemente usados ​​para aumentar o diâmetro, reduzindo assim a densidade de potência/energia dentro do sistema laser. Deve-se ter cuidado, entretanto, para não expandir tanto o feixe a ponto de ele ficar preso na abertura do sistema, resultando em desperdício de energia e possíveis danos.