定义
描述激光系统的基本特性，例如性能参数、尺寸和操作条件。
对于商业销售的激光器和激光系统，通常有一套激光规格，即或多或少地精确描述其特性，只要这些与用户相关。 （通常不指定不会直接影响用户的内部详细信息。 此类规格（简而言之：规格）由激光器供应商（通常由制造商）制定，但买方通常会在选择激光型号之前写下其应用所需的规格。 本文的大多数方面既适用于某些激光组件，也适用于完整的激光系统。
激光规格对于不同的目的很重要：
- 激光的购买者在购买和应用系统之前需要了解激光系统的基本特性。 通常需要保证一些关键性能指标，例如输出功率和光束质量，并且必须知道各种细节才能正确应用，例如将激光器与其他设备组合在一起。
- 规格通常包含在报价和采购订单中，以定义供应商的职责和使用条件。 在用户和供应商之间发生冲突的情况下，可以使用规格来确定激光系统是否正在提供预期交付的产品。
通过更勤奋地处理激光规格可以避免很多麻烦。
对于大多数目的，重要的是激光规格清晰精确，所有相关方都易于理解且完整。 在实践中，规范往往在其中一个或几个方面存在缺陷，因为没有足够的专门知识和经验来编写它们，或者任务的执行不够勤奋。 这些缺陷可能导致严重的技术和其他问题。 例如，不完整的规格可能会使激光器的选择变得复杂，为系统应用带来不确定性，提高不切实际的期望，或在将激光产品集成到其他机器中时导致错误。 在发生冲突的情况下，当事方可能坚持对不明确的规格或偏离的后果作出不相容的解释，这可能导致代价高昂、耗时和危险的法律冲突。
由于此类问题可能很严重，因此建议高度勤奋
- 在为现有产品制定规格时
- 在定义某些应用程序的要求时
- 在确定某个系统是否适合应用程序时
不仅精确的技术理解，而且广泛的经验对于制定完整的规格至关重要。
然而，某些重要方面很容易被忽视，特别是当没有关于设备类型或其应用的实质性经验时。 例如，用户可能不知道某些激光器类型的某些典型问题和局限性，而制造商可能不知道应用的某些关键问题。
规格类型
规格可以解决非常不同的方面，例如性能数据、设备寿命、所需的环境条件以及其他属性，例如尺寸、重量和安装细节。
性能规格
对于激光系统的购买者来说，达到一定的性能指标通常至关重要。 究竟哪些性能数据是相关的，取决于系统的细节及其应用。 一些通常重要的规范涉及以下方面：
- 输出功率必须保持在一定范围内。 请注意，输出功率可能取决于其他条件。 例如，对于脉冲激光器，平均输出功率可能取决于所选的脉冲重复率，而对于可调谐激光器，它通常随所选波长而变化。
- 需要定义输出激光束的各种属性，特别是其横向尺寸：光束半径（或直径）从激光外壳出口处，光束是否准直，否则（对于发散或会聚光束）光束腰部所在的位置。 请注意，光束半径存在不同的定义。
- 光束质量可以通过光束参数产品 （BPP） 或M2因素.
- 极化可以与给定方向（垂直或水平）呈线性关系。 在其他情况下，极化是不确定的，或者很少保证非极化输出。
应该明确指定值是否或如何取决于发射波长或脉冲重复率的选择！
- 对于脉冲激光器，相关量可以是脉冲重复率、脉冲能量和持续时间、脉冲形状以及可能的线性调频。 如果重复率可以改变，则对于重复率的不同值，可能需要指定其他脉冲参数。 （例如，对于Q开关激光器，较高的重复率通常意味着较低的脉冲能量和更长的脉冲。
- 激光波长（通常理解为中心波长，通过“质心”定义）必须保持在一定范围内。 对于可调谐激光器，需要定义波长范围，以及其他属性（例如输出功率）在该范围内如何变化，或者至少在该范围内有效的最低规格。
- 光带宽通常有一个上限（有时是下限），这与激光的时间相干性有关。 还可以指定相干长度的限制。 例如，可能需要足够短的相干长度以避免干扰效应问题。
- 各种波动（激光噪声）可能会受到限制。 例如，可以指定特定测量带宽内的最大 r.m.s.（均方根）波动，可能以相对强度噪声 （RIN） 的形式出现。相位噪声与光带宽有关（见上文），但可能需要更全面（频率分辨）的相位噪声规格，其形式是最大功率谱密度与噪声频率的关系。 光束指向稳定性可以指定为特定测量时间和带宽内角度偏差的均方根值。
通常，规格仅在打开激光系统后的一定预热时间后才有效。
虽然此列表包含所有典型的相关方面，但许多其他方面也可能是相关的，具体取决于激光系统和应用的细节。
激光安全
通常为激光源定义激光安全等级，即使集成激光的系统的安全等级可能完全不同。 如果输出功率超过一定限度（取决于波长）并且激光束是可触及的，则系统通常处于IV类（最安全的关键级）。 如果将这种激光器放入带有联锁等的全封闭外壳中，则系统可能仍处于I类，可以认为非常安全。
寿命规格
与其他设备一样，激光器的寿命有限。 保证寿命可以指定为一定的年数或通过一定的运行小时数，或者两者可以组合。 它通常被理解为激光器满足所有性能规格的时间。 终身保修通常取决于用户要满足的其他条件：需要确保某些环境条件（见下文），并且可能需要定期维护。
保证使用寿命意味着什么：保证无故障运行或与该运行时间所需的免费维修次数一样多？
请注意，对设备生存期的解释可能完全不同。 严格的解释是，激光系统必须在整个生命周期内保持在规格范围内，没有任何计划外的干预。 对于集成在海底电缆中的光纤放大器，这是非常合理的，因为在部署后几乎不可能执行任何服务操作。 然而，对于工业激光器，如果偶尔的维修不是太频繁和/或耗时，以至于严重干扰预期的应用，则可以容忍偶尔的维修。 对终身保证的一个相当宽松的解释是，供应商可以根据需要进行尽可能多的维修，以达到足够长的整体运行时间，由此产生的中断和延误不被认为是有问题的。
环境条件
激光系统通常对环境条件相对敏感。 下面简要讨论了一些典型的方面：
- 环境温度（空气温度和/或安装系统的工作台的温度）必须保持在一定范围内。 偏离该条件不仅可能导致性能下降，甚至会导致严重损坏。
- 如果激光器外壳不是密封的，则可能需要周围空气的清洁程度，相对湿度需要的范围内，或者是否需要用干燥的氮气等吹扫。
忽视冷却水规格会破坏激光系统！
- 许多激光器需要激光冷却装置作为冷却水的供应，其条件涉及水压、可用水流量和化学成分（例如，pH 值和盐含量）。 虽然水流中断或强度不足应触发系统自动关闭，但冷却水的化学条件不适当可能会导致永久性损坏。 在这种情况下，激光二极管的微通道冷却器对腐蚀的影响特别敏感。 某些隔离的激光组件或OEM 激光模块在温度过高时可能无法自动关闭。
- 大多数激光器不应暴露在过度的机械振动下。 在这方面的精确规格通常没有给出，但至少给出了一些关于激光必须如何保护的指示，例如防止附近机器引起的振动。
- 梅激光设备对背反射光敏感。 可以指定可以容忍的反射级别。
其他属性
激光系统的各种其他属性可能是相关的，例如：
- 外壳的尺寸
- 在多个部件（激光头、电源等）的情况下：所有部件的尺寸、电缆长度等。
- 重量
- 产生的激光束离开外壳的确切位置
- 光纤连接器的类型和/或输出光纤的参数
- 连接其他部件，如联锁
- 某些输入（例如脉冲触发器）和输出的电气规格
- 外壳的可达性，例如用于服务操作
- 安装和安装的详细信息
- 电力要求，电缆长度
- 服务要求，例如定期服务和/或更换耗材的间隔
当然，并非所有细节都可以在某些规格表中给出;它们只能提供给那些要求它们的客户。
模糊激光规格示例
许多乍一看可能看起来相当清楚的规格可能非常不足。 一些示例说明：
制造商经常生产非常不明确的规格，许多买家对所需的规格没有足够清楚的思考。很多问题都是由于缺乏照顾造成的。
- “输出功率：25 W”：这可能是下限;没有上限吗？ 对于脉冲激光器：它可能是平均输出功率，但这对整个脉冲重复率范围有效吗？
- “脉冲能量：50 mJ”：可能是下限;这仅适用于足够低的脉冲重复率吗？
- “脉冲基座：<3%”：这是功率的限制还是基座中能量的限制？
- “光斑尺寸：2 mm × 1.5 mm”：这些光束直径是水平方向还是垂直方向？在哪个位置测量 - 在激光出口处还是在某个焦点位置？它是半最大值的全宽，还是测量值1/e2强度级别或其他什么？
- “光束轮廓：透射电镜00“：显然，光束接近衍射极限高斯光束，但有多近？ 上限为M2因素会更准确。
- “发散角：< 2 mrad”：这是全角还是半角（即相对于光束轴）？它是否基于1/e2强度标准？
- “输出功率稳定性：±1%”：这是非常模糊的：是否意味着功率始终保持在平均值的±1%以内？测量时间和带宽是多少？（通常，较大的波动是用长时间使用的快速探测器记录的。应给出具有明确定义的带宽（噪声频率范围）的均方根（r.m.s.）值。
- “光带宽：0.1 nm”：这是否意味着半最大值的全宽？它是带宽的上限还是下限？ （通常，它是上限，但在某些情况下需要下限。
如果发射波长或脉冲重复率等任何参数可以改变，这就提出了该设置如何影响其他值（如输出功率）的问题。
- “调谐范围：1030-1080 nm”：激光器是否仅在该范围内工作，或者在整个范围内是否具有指定的输出功率？
- “线宽：< 50 kHz”：测量时间是多少？ （缓慢的频率漂移会导致测量时间越长，值越大。
- “定时抖动：< 100 fs”（对于超快激光器）：这是脉冲到脉冲抖动吗？（可能不是，这应该要低得多。考虑的噪声频率范围是多少？
不常见的首字母缩略词或单位可能会导致进一步的问题或不便。
规范应该如何严格解释？
激光规格通常不被解释为严格的保证值。 应用的严格程度在很大程度上取决于应用领域：
如果规范没有明确说明应该如何严格地理解它们，以及不遵守它们的后果是什么，判断将不得不取决于情况，例如应用领域。
- 在光纤通信、光学时钟或医用激光器等普遍表现出高度标准化的领域，相当严格的解释是常见的。 在这里，规格的高精度尤为重要，不完全遵守它们被认为是严重的。
- 对于工业激光器，通常采用略低的严格程度，尽管长期运行中的高度可靠性可能非常重要。
- 相当宽松的解释发生在消费品的背景下，但也经常发生在科学激光器中。 在后一种情况下，通常期望用户相当熟悉激光设备的内部工作原理，并且可以接管一些任务，例如偶尔清洁或重新对准激光器，或更换染料激光器的激光介质。 可以容忍相对频繁的激光操作中断计划外的服务操作。 人们普遍认为，只有在理想条件下才能实现最佳性能，包括频繁优化对准。
与生产机器中使用的激光器相比，原型激光器与规格的偏差被认为不那么严重。
另一方面是激光设备是原型、批量生产还是生产机器。 当激光器首次按照某些规格制造并且用户知道这一点时，可以假设原型性质;可以明确订购激光器以用于评估目的。 在某种程度上，与规格的偏差可能不会被视为完全失败。 另一方面，从用作生产机器的标准工业激光器，人们必须期望高可靠性，包括相当严格地遵守规范。
全面的测量协议可以清楚地记录各种测试并证明符合规范。
在遵守规范至关重要的情况下，激光系统通常会与全面且书面清晰的测量协议一起交付，以证明已在混凝土交付设备上检查了所有相关方面。 然而，许多制造商似乎没有应用这种系统化的程序，没有提供这样的测量协议，而且实际上可能不会在部署之前检查测量的各个方面。 只有在安装后才能注意到与规格的偏差，甚至可能在以后用户遇到某些问题进行更详细的测量时发现。
如果不满足规格会怎样？
重要的是要了解某些与规格的偏差是否被视为系统的完全故障（意味着完全更换或不支付发票的权利）或仅作为制造商维修的原因。 对于某些关键的激光应用，用户可以期望设备只有在制造商仔细检查后才能交付，并且很有可能在保证的使用寿命内保持在规格范围内 - 无需额外的检查和计划外维修。 然而，在许多情况下，制造商认为只有在用户发现问题时才有义务进行适当的维修。 这可能会导致激光的应用受到计划外维修和相应延迟的严重干扰，也可能是由于未识别的问题而导致超出规格的长时间操作，以及由此产生的生产质量问题。
因此，在购买前，根据如何处理与规格的偏差，在供应商和用户之间建立共识非常重要。 请注意，即使是对测量参数具有非常精确定义的规格也可能完全忽略了这些重要方面。
