波長、パワーとエネルギー、繰り返し率、コヒーレンス長などのレーザー用語。

波長 (一般的な単位: nm ～ µm):

レーザーの波長は、放射される光波の空間周波数を表します。特定の使用例に最適な波長は、アプリケーションに大きく依存します。材料の処理中、異なる材料は固有の波長吸収特性を持ち、その結果、材料との異なる相互作用が生じます。同様に、リモートセンシングでは、大気の吸収と干渉が特定の波長に異なる影響を与える可能性があり、医療レーザー用途では、皮膚の色が異なると特定の波長の吸収が異なります。より短い波長のレーザーとレーザー光学系は、集束スポットが小さいため、周囲の発熱が最小限に抑えられる、小さくて正確な形状を作成するのに有利です。ただし、一般に長波長レーザーよりも高価であり、損傷を受けやすくなります。

電力とエネルギー (一般的な単位: W または J):

レーザー出力はワット (W) で測定され、連続波 (CW) レーザーの光出力またはパルスレーザーの平均出力を表すために使用されます。さらに、パルスレーザーの特性は、そのパルスエネルギーが平均パワーに正比例し、パルス繰り返し率に反比例することです。エネルギーの単位はジュール（J）です。

パルスエネルギー = 平均電力繰り返し率 パルスエネルギー = 平均電力繰り返し率。

出力とエネルギーが高いレーザーは一般に高価であり、より多くの廃熱が発生します。出力とエネルギーが増加するにつれて、高いビーム品質を維持することがますます困難になります。

パルス持続時間 (一般的な単位: fs から ms):

レーザーのパルス持続時間または（すなわち、パルス幅）は一般に、レーザーがその最大光パワー（FWHM）の半分に達するまでにかかる時間として定義されます。超高速レーザーは、ピコ秒 (10 ～ 12 秒) からアト秒 (10 ～ 18 秒) までの範囲の短いパルス持続時間が特徴です。

繰り返し率 (一般的な単位: Hz ～ MHz):

パルスレーザーの繰り返し率、つまりパルス繰り返し周波数は、1 秒あたりに放射されるパルスの数を表し、連続するパルス間隔の逆数です。前に述べたように、繰り返し率はパルスエネルギーに反比例し、平均パワーに正比例します。通常、繰り返し速度はレーザー利得媒体に依存しますが、多くの場合、繰り返し速度は変化する可能性があります。繰り返し率が高くなるほど、レーザー光学系の表面および最終集束スポットでの熱緩和時間が短くなり、材料がより速く加熱されるようになります。

コヒーレンス長 (共通単位: mm ～ cm):

レーザーはコヒーレントです。これは、異なる時間または場所での電場の位相値の間に一定の関係があることを意味します。これは、他のほとんどの種類の光源とは異なり、レーザー光が誘導放出によって生成されるためです。コヒーレンスは伝播中に徐々に弱くなり、レーザーのコヒーレンス長は、その時間的コヒーレンスが一定の品質を維持する距離を定義します。

偏光:

偏光は光波の電場の方向を定義し、常に伝播方向に対して垂直になります。ほとんどの場合、レーザー光は直線偏光です。つまり、放出される電場は常に同じ方向を指します。偏光していない光は、さまざまな方向を指す電場を生成します。偏光度は通常、100:1 や 500:1 など、2 つの直交する偏光状態の光パワーの比として表されます。

ビーム直径 (一般的な単位: mm ～ cm):

レーザーのビーム直径は、ビームの横方向の広がり、または伝播方向に垂直な物理的サイズを表します。通常、1/e2 幅、つまりビーム強度が最大値の 1/e2 (約 13.5%) に達する点で定義されます。 1/e2 点では、電界強度は最大値の 1/e (約 37%) に低下します。ビーム直径が大きくなると、ビームクリッピングを回避するために必要な光学系とシステム全体が大きくなり、コストが増加します。ただし、ビーム直径を小さくするとパワー/エネルギー密度が増加し、悪影響が生じる可能性もあります。

電力またはエネルギー密度 (一般的な単位: W/cm2 から MW/cm2 または µJ/cm2 から J/cm2):

ビーム直径は、レーザービームのパワー/エネルギー密度 (つまり、単位面積あたりの光パワー/エネルギー) に関係します。ビームのパワーまたはエネルギーが一定の場合、ビーム直径が大きくなるほど、パワー/エネルギー密度は小さくなります。高出力/エネルギー密度のレーザーは、通常、システムの理想的な最終出力 (レーザー切断やレーザー溶接用途など) ですが、レーザーの出力/エネルギー密度が低いと、多くの場合、システム内で有益であり、レーザーによる損傷を防ぐことができます。これにより、ビームの高出力/高エネルギー密度領域が空気をイオン化することも防止されます。これらの理由から、直径を大きくするためにビームエキスパンダーがよく使用され、レーザーシステム内の出力/エネルギー密度が低下します。ただし、ビームを拡大しすぎてシステムの開口内に挟まれてエネルギーが無駄になり、損傷が発生する可能性がないように注意する必要があります。