레이저 시스템의 기본 매개변수

기본 매개변수레이저 시스템

재료 가공, 레이저 수술, 원격 감지 등 다양한 응용 분야에서 여러 유형의 레이저 시스템이 존재하지만, 공통적인 핵심 매개변수를 공유하는 경우가 많습니다. 통일된 매개변수 용어 체계를 구축하면 표현상의 혼란을 방지하고 사용자가 레이저 시스템 및 구성 요소를 더욱 정확하게 선택 및 구성하여 특정 시나리오의 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

기본 매개변수

파장 (일반 단위: 나노미터 ~ 마이크로미터)

파장은 공간에서 레이저가 방출하는 빛 파동의 주파수 특성을 나타냅니다. 다양한 응용 분야에서는 파장에 대한 요구 사항이 다릅니다. 재료 가공에서는 특정 파장에 대한 재료의 흡수율이 다르기 때문에 가공 효과에 영향을 미칩니다. 원격 감지 응용 분야에서는 대기에 의한 다양한 파장의 흡수 및 간섭이 발생합니다. 의료 응용 분야에서는 피부색이 다른 사람들의 레이저 흡수율 또한 파장에 따라 다릅니다. 초점 크기가 작기 때문에 파장이 짧은 레이저는레이저 광학 장치미세하고 정밀한 형상을 제작하는 데 유리하며, 주변 발열이 매우 적습니다. 하지만 파장이 긴 레이저에 비해 일반적으로 가격이 더 비싸고 손상되기 쉽습니다.

2. 전력 및 에너지 (일반 단위: W 또는 J)

레이저 출력은 일반적으로 와트(W) 단위로 측정되며, 연속 레이저의 출력 또는 펄스 레이저의 평균 출력을 나타내는 데 사용됩니다. 펄스 레이저의 경우, 단일 펄스의 에너지는 평균 출력에 비례하고 반복 주파수에 반비례하며, 단위는 줄(J)입니다. 출력 또는 에너지가 높을수록 레이저 가격이 일반적으로 높아지고, 열 방출 요구 사항이 커지며, 양질의 빔 품질을 유지하기가 더욱 어려워집니다.

펄스 에너지 = 평균 전력 반복률 펄스 에너지 = 평균 전력 반복률

3. 펄스 지속 시간 (일반 단위: fs ~ ms)

레이저 펄스의 지속 시간(펄스 폭이라고도 함)은 일반적으로 레이저 빔이 특정 파장에 도달하는 데 걸리는 시간으로 정의됩니다.원자 램프출력이 최대값의 절반(FWHM)까지 상승하는 데 걸리는 시간(그림 1). 초고속 레이저의 펄스 폭은 매우 짧으며, 일반적으로 피코초(10⁻¹²초)에서 아토초(10⁻¹⁸초) 범위에 있습니다.

4. 반복률 (일반 단위: Hz ~ MHz)

반복률펄스 레이저펄스 반복 주파수(즉, 펄스 반복률)는 초당 방출되는 펄스 수를 나타내며, 이는 펄스 간격의 역수입니다(그림 1). 앞서 언급했듯이, 반복률은 펄스 에너지에 반비례하고 평균 출력에 비례합니다. 반복률은 일반적으로 레이저 이득 매질에 따라 달라지지만, 많은 경우 가변적일 수 있습니다. 반복률이 높을수록 레이저 광학 소자 표면과 최종 초점의 열 이완 시간이 짧아져 재료가 더 빨리 가열될 수 있습니다.

5. 결맞음 길이 (일반 단위: mm ~ cm)

레이저는 결맞음이라는 특성을 가지고 있는데, 이는 서로 다른 시간 또는 위치에서 전기장의 위상 값 사이에 일정한 관계가 존재함을 의미합니다. 이는 레이저가 대부분의 다른 광원과 달리 유도 방출에 의해 생성되기 때문입니다. 전체 전파 과정 동안 결맞음은 점차 약해지며, 레이저의 결맞음 길이는 시간적 결맞음이 일정량을 유지하는 거리를 나타냅니다.

6. 편광

편광은 빛 파동의 전기장 방향을 정의하며, 전기장은 항상 진행 방향에 수직입니다. 대부분의 경우 레이저는 선형 편광되어 있어 방출되는 전기장이 항상 같은 방향을 가리킵니다. 비편광된 빛은 여러 방향으로 향하는 전기장을 생성합니다. 편광도는 일반적으로 100:1 또는 500:1과 같이 서로 직교하는 두 편광 상태의 광 출력 비율로 표현됩니다.