Terdapat beragam sistem laser tujuan umum dalam berbagai aplikasi seperti pemrosesan material, bedah laser, dan penginderaan jarak jauh, namun banyak sistem laser yang memiliki parameter utama yang sama. Menetapkan istilah umum untuk parameter ini mencegah miskomunikasi, dan memahaminya memungkinkan sistem dan komponen laser ditentukan dengan benar untuk memenuhi persyaratan aplikasi.
Parameter dasar
Parameter dasar berikut adalah konsep paling dasar dari sistem laser dan juga penting untuk memahami poin lebih lanjut.
1. Panjang gelombang(Satuan umum: nm/um)
Panjang gelombang laser menggambarkan frekuensi spasial gelombang cahaya yang dipancarkan. Bahan yang berbeda akan memiliki sifat serapan unik yang bergantung pada panjang gelombang dalam pemrosesan bahan, sehingga menghasilkan interaksi yang berbeda dengan bahan tersebut. Demikian pula, penyerapan dan interferensi atmosfer akan memiliki efek berbeda pada panjang gelombang tertentu dalam penginderaan jauh, dan dalam aplikasi laser medis, berbagai kompleks akan memiliki serapan berbeda pada panjang gelombang tertentu. Laser dengan panjang gelombang yang lebih pendek dan optik laser memfasilitasi pembuatan fitur yang kecil dan presisi dengan pemanasan perifer yang minimal karena titik fokusnya lebih kecil. Namun, laser ini umumnya lebih mahal dan lebih rentan terhadap kerusakan dibandingkan laser dengan panjang gelombang lebih panjang.
2. Tenaga dan energi(Unit tipikal: W/J)
Kekuatan laser diukur dalam watt (W) dan digunakan untuk menggambarkan keluaran daya optik dari laser gelombang kontinu (CW) atau daya rata-rata laser berdenyut. Laser berdenyut juga dicirikan oleh energi denyutnya, yang sebanding dengan daya rata-rata dan berbanding terbalik dengan tingkat pengulangan laser. Energi diukur dalam joule (J).
Laser dengan daya dan energi yang lebih tinggi umumnya lebih mahal, dan menghasilkan lebih banyak limbah panas. Seiring dengan peningkatan daya dan energi, menjaga kualitas sinar tinggi menjadi semakin sulit.
3. Durasi pulsa(Unit umum: fs/ms)
Durasi pulsa laser atau lebar pulsa biasanya didefinisikan sebagai setengah puncak lebar penuh (FWHM) dari daya dan waktu sinar laser. Laser ultracepat memiliki banyak keunggulan dalam berbagai aplikasi, termasuk pemrosesan material presisi dan laser medis, dan ditandai dengan durasi pulsa pendek sekitar pikodetik (10-12 detik) hingga attodetik (10-18 detik).
4. Tingkat pengulangan(Unit umum: Hz/MHz)
Laju pengulangan atau laju pengulangan pulsa dari laser berdenyut menggambarkan jumlah pulsa yang dipancarkan per detik atau interval waktu pulsa terbalik. Seperti disebutkan sebelumnya, tingkat pengulangan berbanding terbalik dengan energi pulsa dan sebanding dengan daya rata-rata. Meskipun tingkat pengulangan biasanya bergantung pada media penguatan laser, dalam banyak kasus dapat bervariasi. Tingkat pengulangan yang lebih tinggi menghasilkan waktu relaksasi termal yang lebih singkat untuk permukaan dan fokus akhir optik laser, sehingga pemanasan material menjadi lebih cepat.
5. Panjang koherensi(Satuan umum: mm/m)
Laser bersifat koheren, yang berarti ada hubungan tetap antara nilai fase medan listrik pada waktu atau lokasi yang berbeda. Hal ini karena tidak seperti kebanyakan jenis sumber cahaya lainnya, sinar laser dihasilkan oleh emisi terstimulasi. Koherensi menurun selama propagasi. , dan panjang koherensi laser menentukan jarak di mana koherensi temporal laser tetap memiliki kualitas tertentu.
6. Polarisasi
Polarisasi menentukan arah medan listrik gelombang cahaya, yang selalu tegak lurus dengan arah rambatnya. Dalam kebanyakan kasus, laser akan terpolarisasi linier, artinya medan listrik yang dipancarkan selalu mengarah ke arah yang sama. Cahaya yang tidak terpolarisasi akan memiliki medan listrik yang mengarah ke berbagai arah. Polarisasi biasanya dinyatakan sebagai rasio kekuatan fokus cahaya dalam dua keadaan polarisasi ortogonal, seperti 100:1 atau 500:1.
Parameter balok
Parameter berikut mencirikan bentuk dan kualitas sinar laser.
7. Diameter balok(Satuan umum: mm/cm)
Diameter sinar laser mencirikan perpanjangan melintang sinar, atau ukuran fisiknya yang tegak lurus terhadap arah rambat. Biasanya didefinisikan sebagai lebar 1/e2, yang ditentukan oleh intensitas sinar yang mencapai 1/e2 (≈ 13,5%). Pada 1/e2, intensitas lapangan turun menjadi 1/e (≈ 37%). Semakin besar diameter berkas, semakin besar kebutuhan optik dan sistem secara keseluruhan untuk menghindari terpotongnya berkas, sehingga meningkatkan biaya. Namun, pengurangan diameter sinar akan meningkatkan kepadatan daya/energi, yang juga dapat membahayakan.
8. Kepadatan daya atau energi(Satuan umum: W/cm2,MW/cm2 atau µJ/cm2,J/cm2)
Diameter sinar berhubungan dengan daya/kerapatan energi sinar laser atau daya/energi optik per satuan luas. Semakin besar diameter balok, maka semakin kecil pula rapat daya/energi suatu balok dengan daya atau energi yang konstan. Pada hasil akhir suatu sistem (misalnya dalam pemotongan atau pengelasan laser), kepadatan daya/energi yang tinggi biasanya ideal, namun di dalam sistem, konsentrasi daya/energi yang rendah biasanya bermanfaat untuk mencegah kerusakan akibat laser. Hal ini juga mencegah wilayah daya tinggi/kepadatan energi dari sinar mengionisasi udara. Oleh karena itu, antara lain, pemanjang sinar laser sering digunakan untuk meningkatkan diameter, sehingga mengurangi kepadatan daya/energi di dalam sistem laser. Namun harus berhati-hati agar pancaran sinar tidak terlalu melebar sehingga sinar terhalang pori-pori sistem, sehingga mengakibatkan energi terbuang dan potensi kerusakan.
9. Profil balok
Profil sinar laser menggambarkan distribusi intensitas di seluruh penampang sinar. Profil balok yang umum mencakup balok Gaussian dan balok dengan puncak datar, yang profil baloknya masing-masing mengikuti fungsi Gaussian dan fungsi puncak datar. Namun, tidak ada laser yang dapat menghasilkan sinar Gaussian sempurna atau sinar atas datar sempurna yang profil sinarnya sama persis dengan fungsi karakteristiknya, karena selalu ada sejumlah titik panas atau fluktuasi di dalam laser. Perbedaan antara profil sinar laser sebenarnya dan profil sinar ideal biasanya digambarkan dengan metrik yang mencakup faktor M2 laser.
10. Divergensi(unit tipikal: mrad)
Meskipun sinar laser umumnya dianggap sebagai kolimasi, sinar tersebut selalu mengandung sejumlah divergensi, yang menggambarkan sejauh mana sinar tersebut menyimpang pada jarak yang semakin jauh dari pinggang sinar laser karena difraksi. Dalam aplikasi dengan jarak kerja yang jauh, seperti sistem lidar, dimana objek mungkin berjarak ratusan meter dari sistem laser, divergensi menjadi masalah yang sangat penting. Divergensi berkas biasanya ditentukan oleh setengah Sudut laser, dan divergensi (θ) berkas Gaussian didefinisikan sebagai:
θ═λ/πw0
λ adalah panjang gelombang laser, dan w0 adalah pinggang laser.
Parameter akhir ini menggambarkan kinerja sistem laser pada keluaran.
11. Ukuran titik(Satuan umum: µm)
Ukuran titik sinar laser yang terfokus menggambarkan diameter sinar pada titik fokus sistem lensa pemfokusan. Dalam banyak aplikasi, seperti pemrosesan material dan bedah medis, tujuannya adalah meminimalkan ukuran titik. Hal ini memaksimalkan kepadatan daya dan memungkinkan terciptanya fitur-fitur yang sangat detail. Lensa asferis sering kali digunakan sebagai pengganti lensa sferis tradisional untuk mengurangi aberasi sferis dan menghasilkan ukuran titik fokus yang lebih kecil. Beberapa jenis sistem laser tidak memfokuskan laser pada titik tertentu, sehingga parameter ini tidak berlaku.
12. Jarak kerja(satuan tipikal: µm / m)
Jarak kerja sistem laser umumnya didefinisikan sebagai jarak fisik dari elemen optik akhir (biasanya lensa pemfokusan) ke objek atau permukaan tempat laser difokuskan. Beberapa aplikasi, seperti laser medis, sering kali berupaya meminimalkan jarak kerja, sementara aplikasi lain, seperti penginderaan jarak jauh, sering kali bertujuan untuk memaksimalkan jangkauan jarak kerja.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co, Ltd adalah perusahaan teknologi tinggi yang mengkhususkan diri dalam R&D, manufaktur dan penjualan mesin pelapis laser otomatis, mesin pelapis laser berkecepatan tinggi, mesin pendinginan laser, mesin las laser, dan peralatan pencetakan laser 3D. Produk kami hemat biaya dan dijual di dalam negeri dan luar negeri. Jika Anda tertarik dengan produk kami, silakan hubungi kami di bob@gshenglaser.com.