Golflengte, vermogen en energie, herhalingssnelheid, coherentielengte, etc., laserterminologie.

Golflengte (gemeenschappelijke eenheden: nm tot µm):

De golflengte van een laser beschrijft de ruimtelijke frequentie van de uitgezonden lichtgolf. De optimale golflengte voor een specifieke use case is sterk afhankelijk van de toepassing. Tijdens de materiaalverwerking zullen verschillende materialen unieke golflengte-absorptie-eigenschappen hebben, wat resulteert in verschillende interacties met de materialen. Op dezelfde manier kunnen atmosferische absorptie en interferentie bepaalde golflengten anders beïnvloeden bij teledetectie, en bij medische lasertoepassingen zullen verschillende huidskleuren bepaalde golflengten anders absorberen. Lasers met een kortere golflengte en laseroptiek hebben voordelen bij het creëren van kleine, nauwkeurige kenmerken die minimale perifere verwarming genereren vanwege kleinere gefocusseerde plekken. Ze zijn echter over het algemeen duurder en gevoeliger voor schade dan lasers met een langere golflengte.

Vermogen en energie (gemeenschappelijke eenheden: W of J):

Laservermogen wordt gemeten in watt (W), dat wordt gebruikt om het optische uitgangsvermogen van een continue golflaser (CW) of het gemiddelde vermogen van een gepulseerde laser te beschrijven. Bovendien is het kenmerk van een gepulseerde laser dat de pulsenergie ervan direct evenredig is met het gemiddelde vermogen en omgekeerd evenredig met de pulsherhalingssnelheid. De eenheid van energie is Joule (J).

Pulsenergie = gemiddelde herhalingsfrequentie van het vermogen. Pulsenergie = gemiddelde herhalingsfrequentie van het vermogen.

Lasers met een hoger vermogen en meer energie zijn over het algemeen duurder en produceren meer afvalwarmte. Naarmate het vermogen en de energie toenemen, wordt het handhaven van een hoge straalkwaliteit steeds moeilijker.

Pulsduur (gemeenschappelijke eenheden: fs tot ms):

Laserpulsduur of (dat wil zeggen: pulsbreedte) wordt over het algemeen gedefinieerd als de tijd die de laser nodig heeft om de helft van zijn maximale optische vermogen (FWHM) te bereiken. Ultrasnelle lasers worden gekenmerkt door korte pulsduur, variërend van picoseconden (10-12 seconden) tot attoseconden (10-18 seconden).

Herhalingsfrequentie (gemeenschappelijke eenheden: Hz tot MHz):

De herhalingssnelheid van een gepulseerde laser, of pulsherhalingsfrequentie, beschrijft het aantal pulsen dat per seconde wordt uitgezonden, wat het omgekeerde is van de sequentiële pulsafstand. Zoals eerder vermeld is de herhalingsfrequentie omgekeerd evenredig met de pulsenergie en direct evenredig met het gemiddelde vermogen. Hoewel de herhalingssnelheid gewoonlijk afhangt van het laserversterkingsmedium, kan de herhalingssnelheid in veel gevallen variëren. Hoe hoger de herhalingssnelheid, hoe korter de thermische relaxatietijd aan het oppervlak van de laseroptiek en de uiteindelijke gefocusseerde plek, waardoor het materiaal sneller kan opwarmen.

Coherentielengte (gemeenschappelijke eenheden: mm tot cm):

Lasers zijn coherent, wat betekent dat er een vaste relatie bestaat tussen de fasewaarden van het elektrische veld op verschillende tijdstippen of locaties. Dit komt omdat laserlicht wordt geproduceerd door gestimuleerde emissie, in tegenstelling tot de meeste andere soorten lichtbronnen. De coherentie wordt tijdens de voortplanting geleidelijk zwakker, en de coherentielengte van een laser bepaalt de afstand waarover de temporele coherentie een bepaalde kwaliteit behoudt.

Polarisatie:

Polarisatie definieert de richting van het elektrische veld van een lichtgolf, die altijd loodrecht staat op de voortplantingsrichting. In de meeste gevallen is laserlicht lineair gepolariseerd, wat betekent dat het uitgezonden elektrische veld altijd in dezelfde richting wijst. Niet-gepolariseerd licht produceert elektrische velden die in veel verschillende richtingen wijzen. De mate van polarisatie wordt gewoonlijk uitgedrukt als de verhouding van het optische vermogen van twee orthogonale polarisatietoestanden, zoals 100:1 of 500:1.

Balkdiameter (gebruikelijke eenheden: mm tot cm):

De straaldiameter van een laser vertegenwoordigt de laterale uitbreiding van de straal, of de fysieke grootte loodrecht op de voortplantingsrichting. Het wordt gewoonlijk gedefinieerd op een breedte van 1/e2, dat wil zeggen het punt waarop de bundelintensiteit 1/e2 (≈ 13,5%) van de maximale waarde bereikt. Op het 1/e2-punt daalt de elektrische veldsterkte tot 1/e (≈ 37%) van de maximale waarde. Hoe groter de bundeldiameter, hoe groter de optica en het totale systeem dat nodig is om bundelclipping te voorkomen, wat resulteert in hogere kosten. Het verkleinen van de bundeldiameter verhoogt echter de vermogens-/energiedichtheid, wat ook schadelijke effecten kan hebben.

Vermogens- of energiedichtheid (gebruikelijke eenheden: W/cm2 tot MW/cm2 of µJ/cm2 tot J/cm2):

De straaldiameter houdt verband met de vermogens-/energiedichtheid van de laserbundel (dat wil zeggen het optische vermogen/energie per oppervlakte-eenheid). Wanneer het vermogen of de energie van de straal constant is, geldt: hoe groter de straaldiameter, hoe kleiner de vermogens-/energiedichtheid. Lasers met een hoog vermogen/energiedichtheid zijn doorgaans het ideale uiteindelijke resultaat van het systeem (zoals bij lasersnij- of laserlastoepassingen), maar laag. De vermogen/energiedichtheid van de laser is vaak gunstig binnen het systeem en voorkomt door laser veroorzaakte schade. Dit voorkomt ook dat de gebieden met hoog vermogen/hoge energiedichtheid van de straal de lucht ioniseren. Om deze redenen worden vaak straalexpanders gebruikt om de diameter te vergroten, waardoor de vermogens-/energiedichtheid in het lasersysteem wordt verminderd. Er moet echter voor worden gezorgd dat de straal niet zo ver uitzet dat deze binnen de opening van het systeem klem komt te zitten, wat energieverspilling en mogelijke schade tot gevolg heeft.