लेझर प्रणालीचे महत्त्वाचे कार्यप्रदर्शन वैशिष्ट्यीकरण मापदंड

१. तरंगलांबी (एकक: nm ते μm)

लेझर तरंगलांबीहे लेझरद्वारे वाहून नेल्या जाणाऱ्या विद्युतचुंबकीय लहरीची तरंगलांबी दर्शवते. इतर प्रकारच्या प्रकाशाच्या तुलनेत, एक महत्त्वाचे वैशिष्ट्यलेझरते एकवर्णी आहे, म्हणजेच त्याची तरंगलांबी अतिशय शुद्ध असते आणि त्याची फक्त एकच सुस्पष्ट वारंवारता असते.

लेझरच्या वेगवेगळ्या तरंगलांबींमधील फरक:

लाल लेसरची तरंगलांबी साधारणपणे 630nm-680nm च्या दरम्यान असते आणि त्यातून उत्सर्जित होणारा प्रकाश लाल असतो, तसेच तो सर्वात सामान्य लेसर आहे (मुख्यतः वैद्यकीय क्षेत्रात आहार प्रकाश इत्यादींमध्ये वापरला जातो);

हिरव्या लेझरची तरंगलांबी साधारणपणे ५३२nm असते, (मुख्यतः लेझर रेंजिंग इत्यादी क्षेत्रात वापरली जाते);

निळ्या लेझरची तरंगलांबी साधारणपणे 400nm-500nm च्या दरम्यान असते (मुख्यतः लेझर शस्त्रक्रियेसाठी वापरली जाते);

350nm-400nm दरम्यानचा UV लेसर (मुख्यतः बायोमेडिसिनमध्ये वापरला जातो);

तरंगलांबीची श्रेणी आणि उपयोगाच्या क्षेत्रानुसार, इन्फ्रारेड लेझर सर्वात विशेष आहे. इन्फ्रारेड लेझरची तरंगलांबी साधारणपणे ७००nm ते १nm च्या श्रेणीत असते. इन्फ्रारेड बँडचे पुढे तीन उप-बँडमध्ये विभाजन केले जाऊ शकते: नियर इन्फ्रारेड (NIR), मिडल इन्फ्रारेड (MIR) आणि फार इन्फ्रारेड (FIR). नियर-इन्फ्रारेड तरंगलांबीची श्रेणी सुमारे ७५०nm ते १४००nm आहे, ज्याचा वापर ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन, बायोमेडिकल इमेजिंग आणि इन्फ्रारेड नाईट व्हिजन उपकरणांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर केला जातो.

२. शक्ती आणि ऊर्जा (एकक: वॅट किंवा जूल)

लेझर शक्तीयाचा उपयोग कंटीन्युअस वेव्ह (CW) लेसरच्या ऑप्टिकल पॉवर आउटपुटचे किंवा पल्स्ड लेसरच्या सरासरी पॉवरचे वर्णन करण्यासाठी केला जातो. याव्यतिरिक्त, पल्स्ड लेसरचे वैशिष्ट्य असे आहे की त्यांची पल्स ऊर्जा सरासरी पॉवरच्या समानुपाती आणि पल्सच्या पुनरावृत्ती दराच्या व्यस्त प्रमाणात असते, आणि जास्त पॉवर व ऊर्जा असलेले लेसर सहसा जास्त टाकाऊ उष्णता निर्माण करतात.

बहुतेक लेझर बीमचे प्रोफाइल गॉसियन असते, त्यामुळे लेझरच्या ऑप्टिकल अक्षावर इरेडियन्स आणि फ्लक्स दोन्ही सर्वाधिक असतात आणि ऑप्टिकल अक्षापासून विचलन वाढल्यास ते कमी होतात. इतर लेझर्सचे प्रोफाइल फ्लॅट-टॉप्ड असतात, ज्यात गॉसियन बीमच्या विपरीत, लेझर बीमच्या आडव्या छेदावर एक स्थिर इरेडियन्स प्रोफाइल असतो आणि तीव्रतेत वेगाने घट होते. त्यामुळे, फ्लॅट-टॉप लेझर्समध्ये पीक इरेडियन्स नसतो. समान सरासरी शक्ती असलेल्या फ्लॅट-टॉप्ड बीमच्या तुलनेत गॉसियन बीमची पीक पॉवर दुप्पट असते.

३. नाडीचा कालावधी (एकक: फेमटोसेकंद ते मिलिसेकंद)

लेझर पल्स कालावधी (म्हणजेच पल्स रुंदी) म्हणजे लेझरला कमाल ऑप्टिकल शक्तीच्या (FWHM) अर्ध्या भागापर्यंत पोहोचायला लागणारा वेळ.

 

४. पुनरावृत्ती दर (एकक: हर्ट्झ ते मेगाहर्ट्झ)

पुनरावृत्तीचा दरस्पंदित लेझर(म्हणजेच पल्स रिपिटेशन रेट) प्रति सेकंद उत्सर्जित होणाऱ्या पल्सची संख्या दर्शवतो, म्हणजेच तो टाइम सिक्वेन्स पल्स स्पेसिंगचा व्यस्त असतो. रिपिटेशन रेट हा पल्स ऊर्जेच्या व्यस्त प्रमाणात आणि सरासरी पॉवरच्या समानुपाती असतो. जरी रिपिटेशन रेट सामान्यतः लेझर गेन माध्यमावर अवलंबून असला तरी, बऱ्याच प्रकरणांमध्ये तो बदलला जाऊ शकतो. उच्च रिपिटेशन रेटमुळे लेझर ऑप्टिकल घटकाच्या पृष्ठभागाचा आणि अंतिम फोकसचा थर्मल रिलॅक्सेशन टाइम कमी होतो, ज्यामुळे परिणामी पदार्थ अधिक वेगाने गरम होतो.

५. डायव्हर्जन्स (ठराविक एकक: मिलिरॅड)

जरी लेझर शलाका सामान्यतः समांतर (collimating) मानल्या जात असल्या तरी, त्यांमध्ये नेहमीच काही प्रमाणात अपसरण (divergence) असते. हे अपसरण म्हणजे, विवर्तनामुळे (diffraction) लेझर शलाकेच्या मध्यभागापासून (waist) वाढत्या अंतरावर शलाका किती प्रमाणात विचलित होते, हे होय. लिडार (liDAR) प्रणालींसारख्या, जास्त अंतरावर काम करणाऱ्या अनुप्रयोगांमध्ये, जिथे वस्तू लेझर प्रणालीपासून शेकडो मीटर दूर असू शकतात, तिथे अपसरण ही एक विशेषतः महत्त्वाची समस्या बनते.

६. स्पॉटचा आकार (एकक: μm)

केंद्रित लेझर शलाकेचा स्पॉट आकार हा फोकसिंग लेन्स प्रणालीच्या नाभीबिंदूवरील शलाकेचा व्यास दर्शवतो. पदार्थ प्रक्रिया आणि वैद्यकीय शस्त्रक्रिया यांसारख्या अनेक उपयोगांमध्ये, स्पॉट आकार कमीत कमी करणे हे उद्दिष्ट असते. यामुळे शक्ती घनता वाढते आणि विशेषतः सूक्ष्म वैशिष्ट्ये तयार करणे शक्य होते. गोलाकार विपथन कमी करण्यासाठी आणि लहान नाभीय स्पॉट आकार मिळवण्यासाठी, पारंपरिक गोलाकार लेन्सऐवजी अनेकदा अस्पेरिकल लेन्स वापरल्या जातात.

७. कार्यरत अंतर (एकक: μm ते m)

लेझर प्रणालीचे कार्यकारी अंतर सामान्यतः अंतिम ऑप्टिकल घटकापासून (सहसा एक फोकसिंग लेन्स) ते ज्या वस्तू किंवा पृष्ठभागावर लेझर केंद्रित करतो, त्यामधील भौतिक अंतर म्हणून परिभाषित केले जाते. वैद्यकीय लेझर्ससारख्या काही अनुप्रयोगांमध्ये सामान्यतः कार्यकारी अंतर कमी करण्याचा प्रयत्न केला जातो, तर रिमोट सेन्सिंगसारख्या इतर अनुप्रयोगांमध्ये सामान्यतः त्यांच्या कार्यकारी अंतराची श्रेणी वाढवण्याचे उद्दिष्ट असते.