Bước sóng, công suất và năng lượng, tốc độ lặp lại, độ dài kết hợp, v.v., thuật ngữ laser.

Bước sóng (đơn vị chung: nm đến µm):

Bước sóng của tia laser mô tả tần số không gian của sóng ánh sáng phát ra. Bước sóng tối ưu cho một trường hợp sử dụng cụ thể phụ thuộc rất nhiều vào ứng dụng. Trong quá trình xử lý vật liệu, các vật liệu khác nhau sẽ có đặc tính hấp thụ bước sóng riêng, dẫn đến các tương tác khác nhau với vật liệu. Tương tự như vậy, sự hấp thụ và giao thoa của khí quyển có thể ảnh hưởng khác nhau đến các bước sóng nhất định trong viễn thám và trong các ứng dụng laser y tế, các màu da khác nhau sẽ hấp thụ các bước sóng nhất định một cách khác nhau. Laser bước sóng ngắn hơn và quang học laser có lợi thế trong việc tạo ra các đặc điểm nhỏ, chính xác giúp tạo ra nhiệt ở ngoại vi ở mức tối thiểu do các điểm tập trung nhỏ hơn. Tuy nhiên, chúng thường đắt hơn và dễ bị hư hại hơn so với laser có bước sóng dài hơn.

Công suất và năng lượng (đơn vị chung: W hoặc J):

Công suất laser được đo bằng watt (W), được sử dụng để mô tả công suất quang đầu ra của laser sóng liên tục (CW) hoặc công suất trung bình của laser xung. Ngoài ra, đặc điểm của laser xung là năng lượng xung của nó tỷ lệ thuận với công suất trung bình và tỷ lệ nghịch với tốc độ lặp lại xung. Đơn vị của năng lượng là Joule (J).

Năng lượng xung = tốc độ lặp lại công suất trung bình Năng lượng xung = tốc độ lặp lại công suất trung bình.

Laser có công suất và năng lượng cao hơn thường đắt hơn và tạo ra nhiều nhiệt thải hơn. Khi công suất và năng lượng tăng lên, việc duy trì chất lượng chùm tia cao ngày càng trở nên khó khăn.

Thời lượng xung (đơn vị chung: fs đến ms):

Thời lượng xung laser hoặc (tức là: độ rộng xung) thường được định nghĩa là thời gian cần thiết để tia laser đạt được một nửa công suất quang tối đa (FWHM). Laser cực nhanh được đặc trưng bởi thời lượng xung ngắn, từ pico giây (10-12 giây) đến atto giây (10-18 giây).

Tốc độ lặp lại (đơn vị chung: Hz đến MHz):

Tốc độ lặp lại của xung laser, hoặc tần số lặp lại xung, mô tả số lượng xung phát ra mỗi giây, là nghịch đảo của khoảng cách xung tuần tự. Như đã đề cập trước đó, tốc độ lặp lại tỷ lệ nghịch với năng lượng xung và tỷ lệ thuận với công suất trung bình. Mặc dù tốc độ lặp lại thường phụ thuộc vào môi trường khuếch đại laser nhưng trong nhiều trường hợp tốc độ lặp lại có thể khác nhau. Tốc độ lặp lại càng cao thì thời gian hồi phục nhiệt ở bề mặt quang học laser và điểm tập trung cuối cùng càng ngắn, cho phép vật liệu nóng lên nhanh hơn.

Độ dài kết hợp (đơn vị chung: mm đến cm):

Các tia laser có tính kết hợp, nghĩa là có một mối quan hệ cố định giữa các giá trị pha của điện trường tại các thời điểm hoặc vị trí khác nhau. Điều này là do ánh sáng laser được tạo ra bằng sự phát xạ kích thích, không giống như hầu hết các loại nguồn sáng khác. Sự kết hợp dần dần suy yếu trong suốt quá trình truyền và độ dài kết hợp của tia laser xác định khoảng cách mà sự kết hợp theo thời gian của nó duy trì một chất lượng nhất định.

Phân cực:

Sự phân cực xác định hướng của điện trường của sóng ánh sáng, luôn vuông góc với hướng truyền. Trong hầu hết các trường hợp, ánh sáng laser bị phân cực tuyến tính, nghĩa là điện trường phát ra luôn hướng theo cùng một hướng. Ánh sáng không phân cực tạo ra điện trường hướng theo nhiều hướng khác nhau. Mức độ phân cực thường được biểu thị bằng tỷ số công suất quang của hai trạng thái phân cực trực giao, chẳng hạn như 100:1 hoặc 500:1.

Đường kính chùm tia (đơn vị chung: mm đến cm):

Đường kính chùm tia laser biểu thị độ mở rộng theo chiều ngang của chùm tia hoặc kích thước vật lý vuông góc với hướng truyền. Nó thường được xác định ở độ rộng 1/e2, nghĩa là điểm tại đó cường độ chùm tia đạt 1/e2 (≈ 13,5%) giá trị cực đại của nó. Tại điểm 1/e2, cường độ điện trường giảm xuống 1/e (≈ 37%) giá trị cực đại của nó. Đường kính chùm tia càng lớn thì hệ thống quang học và tổng thể cần thiết càng lớn để tránh hiện tượng cắt chùm tia, dẫn đến chi phí tăng lên. Tuy nhiên, việc giảm đường kính chùm tia sẽ làm tăng mật độ công suất/năng lượng, điều này cũng có thể gây ra những tác động bất lợi.

Mật độ công suất hoặc năng lượng (đơn vị chung: W/cm2 đến MW/cm2 hoặc µJ/cm2 đến J/cm2):

Đường kính chùm tia có liên quan đến mật độ công suất/năng lượng của chùm tia laser (nghĩa là công suất/năng lượng quang trên một đơn vị diện tích). Khi công suất hoặc năng lượng của chùm tia không đổi, đường kính chùm tia càng lớn thì mật độ công suất/năng lượng càng nhỏ. Laser mật độ năng lượng/công suất cao thường là đầu ra lý tưởng cuối cùng của hệ thống (chẳng hạn như trong các ứng dụng cắt laser hoặc hàn laser), nhưng mật độ năng lượng/năng lượng thấp của laser thường có lợi trong hệ thống, ngăn ngừa thiệt hại do laser gây ra. Điều này cũng ngăn không cho các vùng có mật độ năng lượng cao/công suất cao của chùm tia ion hóa không khí. Vì những lý do này, thiết bị giãn nở chùm tia thường được sử dụng để tăng đường kính, do đó làm giảm mật độ công suất/năng lượng bên trong hệ thống laser. Tuy nhiên, phải cẩn thận để không mở rộng chùm tia quá nhiều đến mức nó bị cắt bớt trong khẩu độ của hệ thống, dẫn đến lãng phí năng lượng và có thể gây hư hỏng.