Það er mikið úrval af algengum leysikerfum sem notuð eru í margvíslegum notkunum eins og efnisvinnslu, leysiaðgerðum og fjarkönnun, en mörg leysikerfi hafa sameiginlegar lykilbreytur. Að koma á sameiginlegum hugtökum fyrir þessar færibreytur kemur í veg fyrir samskiptavillur og skilningur á þeim gerir kleift að tilgreina leysikerfið og íhlutina rétt til að uppfylla umsóknarkröfur.
Mynd 1: Skýringarmynd af algengu leysiefnisvinnslukerfi, þar sem hver af 10 lykilbreytum leysikerfisins er táknuð með samsvarandi tölu
Grunnfæribreytur
Eftirfarandi grunnbreytur eru grunnhugtök leysikerfa og eru einnig mikilvæg til að skilja lengra komna punkta
1: Bylgjulengd (venjulegar einingar: nm til um)
Bylgjulengd leysis lýsir staðbundinni tíðni ljósbylgjunnar sem gefur frá sér. Besta bylgjulengdin fyrir tiltekið notkunartilvik er mjög háð notkun. Mismunandi efni munu hafa einstaka bylgjulengdarháða frásogseiginleika í efnisvinnslu, sem leiðir til mismunandi samskipta við efnið. Á sama hátt mun frásog og truflun í andrúmslofti hafa mismunandi bylgjulengdir í fjarkönnun og ýmsar fléttur gleypa ákveðnar bylgjulengdir á annan hátt í læknisfræðilegum leysir. Styttri bylgjulengdar leysir og leysir ljósfræði eru gagnleg til að búa til litla og nákvæma eiginleika með lágmarkshitun vegna útlima vegna þess að brennipunkturinn er minni. Hins vegar eru þeir almennt dýrari og næmari fyrir skemmdum en lengri bylgjulengdar leysir.
2: Afl og orka (Dæmigerðar einingar: W eða J)
Kraftur leysir er mældur í vöttum (W) og er notaður til að lýsa sjónrænu afli leysis með samfelldri bylgju (CW) eða meðalafli púlsleysis. Púls leysir einkennist einnig af púlsorku þeirra, sem er í réttu hlutfalli við meðalafl og í öfugu hlutfalli við endurtekningartíðni leysisins (Mynd 2). Orka er mæld í Joules (J).
Mynd 2: Sjónræn framsetning á sambandi milli púlsorku, endurtekningarhraða og meðalafls púlsleysis
Afl- og orkuleysir eru almennt dýrari og þeir framleiða meiri úrgangshita. Að viðhalda háum geislagæðum verður einnig sífellt erfiðara eftir því sem kraftur og orka aukast.
3: Púlslengd (venjulegar einingar: fs til ms)
Lengd leysispúls eða púlsbreidd er venjulega skilgreind sem full breidd við hálft hámark (FWHM) ljósafls leysis á móti tíma (Mynd 3). Ofurhraðir leysir bjóða upp á marga kosti í ýmsum forritum, þar á meðal nákvæmni efnisvinnslu og lækningaleysis. Þau einkennast af stuttum púlslengd af stærðargráðunni píkósekúndur (10-12 sekúndur) upp í attósekúndur (10-18 og minna
P(W)
1/Endurtekningarhlutfall
Kaupa opinberan reikningstíma
Mynd 3: Púlsar púlsleysis eru aðskildir í tíma með andhverfu endurtekningarhraðans
4: Endurtekningartíðni (venjulegar einingar: Hz til MHz)
Endurtekningartíðni eða púlsendurtekningartíðni púlsleysis lýsir fjölda púlsa sem senda frá sér á sekúndu eða andhverfu tímapúlsbili (mynd 3). Eins og fyrr segir er endurtekningarhlutfallið í öfugu hlutfalli við púlsorkuna og í réttu hlutfalli við meðalafl. Þó að endurtekningarhlutfallið sé almennt háð leysistyrksmiðlinum getur það verið breytilegt í mörgum tilfellum. Hærri endurtekningartíðni leiðir til styttri hitaslökunartíma á yfirborði leysisljósfræðinnar og við lokafókus, sem leiðir til hraðari upphitunar efnis.
5: Samhengislengd (venjulegar einingar: millimetrar til metrar)
Laserinn er samfelldur, sem þýðir að rafstraumar á mismunandi tímum eða stöðum eru samfelldir. Það er fast samband á milli sviðsfasgildanna. Þetta er vegna þess að leysir, ólíkt flestum öðrum gerðum ljósgjafa, eru framleiddir með örvaðri losun. Samhengislengdin skilgreinir fjarlægð þar sem tímabundið samhengi leysirljóssins helst stöðugt í gegnum útbreiðslu leysiljóssins, án niðurbrots meðan á ferlinu stendur.
6: Skautun
Skautun skilgreinir stefnu rafsviðs ljósbylgjunnar, "það er alltaf hornrétt á útbreiðslustefnuna. Í flestum tilfellum verður leysir ljós línulega skautað, sem þýðir að rafsviðið sem gefur frá sér vísar alltaf í sömu átt. Óskautað ljós mun hafa rafsvið sem vísar í margar mismunandi áttir Skautunarstigið er venjulega gefið upp sem hlutfall ljósafls tveggja hornréttra skautunarástanda, svo sem 100:1 eða 500:1.
Geislabreytur
Eftirfarandi breytur einkenna lögun og gæði leysigeislans.
7: Þvermál geisla (venjulegar einingar: mm til cm)
Þvermál geisla leysis einkennir hliðarlengingu geislans, eða líkamleg stærð hans hornrétt á útbreiðslustefnu. Það er venjulega skilgreint sem 1/e2 breidd, sem er breidd geislastyrks upp að 1/e2 (=13,5%). Við 1/e2 punktinn lækkar rafsviðsstyrkurinn í 1/e (=37%). Því stærra sem þvermál geislanna er, því stærra þarf ljósfræðin og allt kerfið að vera til að forðast styttingu geisla sem eykur kostnað. Hins vegar eykur minnkun á þvermál geisla afl/orkuþéttleika, sem getur einnig verið skaðlegt.
8: Afl- eða orkuþéttleiki (venjulegar einingar: W/cm2 til MWicm2 eða uJ/cm2 til J/cm2)
Þvermál geisla er tengt krafti/orkuþéttleika leysigeislans. Orkuþéttleiki, eða magn ljósafls/orku á hverja flatarmálseiningu. Því stærra sem þvermál geislanna er, því minni er afl/orkuþéttleiki geislans fyrir stöðugt afl eða orku. Mikill afl-/orkuþéttleiki er oft æskilegur við lokaúttak kerfisins (til dæmis í leysisskurði eða suðu), en lítill kraftur/orkustyrkur er oft gagnlegur inni í kerfinu til að koma í veg fyrir skemmdir af völdum leysis. Þetta kemur einnig í veg fyrir að svæði geislans með mikla afl/orkuþéttleika jóni loftið. Meðal annars af þessum ástæðum eru leysigeislastækkarar oft notaðir til að auka þvermálið og minnka þannig afl/orkuþéttleika inni í leysikerfinu. Hins vegar þarf að gæta þess að stækka ekki geislann of mikið þannig að hann stíflist fyrir opum í kerfinu, sem veldur sóun á orku og hugsanlegum skemmdum.
9: Geislasnið
Geislasnið leysis lýsir dreifðum styrkleika yfir þversnið geislans. Algeng geislasnið innihalda Gaussbjálka og flattoppa geisla, en geislasnið þeirra fylgja Gaussfallinu og flattoppfallinu, í sömu röð (Mynd 4). Hins vegar getur enginn leysir framleitt algjörlega gaussískan eða alveg flatan geisla með geislasniði sem passar nákvæmlega við einkennandi virkni hans, því það er alltaf ákveðið magn af heitum blettum eða sveiflum inni í leysinum. Munurinn á raunverulegu geislasniði leysis og kjörgeislasniði er oft lýst með mæligildum þar á meðal M2 stuðli leysisins
Gaussískt og flatt Top Beam snið
Mynd 4: Samanburður á geislasniðum Gauss geisla og flats toppgeisla með jöfnum meðalafli eða styrkleika sýnir að hámarksstyrkur Gauss geisla er tvöfalt meiri en flata toppgeislans.
10: Mismunur (dæmigerðar einingar: mrad)
Þó að leysigeislar séu oft taldir samsettir, innihalda þeir alltaf ákveðið magn af fráviki, sem lýsir því hversu mikið geislinn víkur í vaxandi fjarlægð frá mitti geisla geislans vegna dreifingar. Í langvinnufjarlægðarforritum, eins og LiDAR kerfum, þar sem hlutir geta verið hundruð metra í burtu frá leysikerfinu, verður frávik sérstaklega mikilvægt mál. Frávik geisla er oft skilgreint af hálfu horni leysisins og frávik Gaussgeisla (0) er skilgreint sem:
W er bylgjulengd leysisins og w0 er geisla mitti leysisins
Lokafæribreytur kerfisins
Þessar lokabreytur lýsa frammistöðu leysikerfisins við úttakið
11: Blettstærð (venjulegar einingar: um)
Blettstærð fókus leysigeisla lýsir þvermál geisla við fókus fókuslinsukerfisins. Í mörgum forritum eins og efnisvinnslu og læknisaðgerðum er markmiðið að lágmarka blettstærðina. Þetta hámarkar aflþéttleika og gerir kleift að búa til sérstaklega fína eiginleika (Mynd 5). Kúlulaga linsur eru oft notaðar í stað hefðbundinna kúlulaga linsur til að draga úr kúlulaga frávikum og framleiða smærri brennisteinsstærðir. Sumar gerðir leysikerfa fókusa leysirinn ekki að stað á endanum, en þá á þessi færibreyta ekki við.
Mynd 5: Laser örvinnslutilraunir hjá ítalska tækniháskólanum sýna 10-föld aukningu á afnámsvirkni í nanósekúndu leysiborunarkerfi þegar blettstærðin er minnkað úr 220um í 9um við stöðugan flæðishraða
12: Vinnuvegalengd (venjulegar einingar: um til m)
Vinnufjarlægð leysikerfis er venjulega skilgreind sem líkamleg fjarlægð frá loka sjónhlutanum (venjulega fókuslinsu) að hlutnum eða yfirborðinu sem leysirinn er fókusaður á. Tiltekin forrit, eins og lækningaleysir, leitast venjulega við að lágmarka vinnufjarlægð, á meðan önnur, eins og fjarkönnun, miða venjulega að því að hámarka vinnufjarlægð.
