Hlavním a klíčovým faktorem laseru na působení materiálu je výkon a časové trvání laserového paprsku.
Základní typy práce laseru a jeho rozdělení jsou:
- kontinuální paprsek laseru
- pulsní paprsek laseru
- Q-switch pulsní paprsek
Kontinuální mód laserového paprsku
Zdroj laseru je buzen kontinuálně, stále a paprsek laseru je také stále emitován.
Tento způsob emise laserového paprsku je označován CW, tedy continuous wave.
Výstupní výkon je také vybuzeným výkonem laseru, střední hodnota je maximální hodnotou.
Q-switch řízení laseru
Jde o součástku, která je vložená do rezonančního obvodu a dokáže převést kontinuální mód na pulsní s vysokou energií. Někdy se systému s Q-switch součástkou říká také „quality switch“ zlepšující kvalitu paprsku. Při tomto ovládání laserového zdroje dochází k navýšení výkonu jednotlivého pulsu laseru nad hodnotu, která je daná exitačním výkonem. Q-switch ovládání je zabezpečené umístěním rychlého pulsního spínače přímo v laserovém rezonátoru. Q-switch se nazývá quality switch a produkuje extrémě vysoké pulzy výkonu řádově až stovky kW, ale v časové délce několika nanosekund, nebo také výkony GW (giga Watt) v časové délce pikosekund. Frekvence spínání je řádově ve stovkách kHz. Z principu je možné mít jak pasivní tak aktivní Q-switch. Aktivní lze ovládat elektricky, pasivní mění své vlastnosti v závislosti na výkonu laseru. Nyní k principu. Pokud není aktivní Q-switch aktivován, tak není ovlivněn rezonanční obvod a vytváří se laserový paprsek z emitovaných elektronů. K čemu dojde, když se zapne / aktivuje Q-switch? Po aktivaci zacloníme průchodu fotonů a zrušíme rezonanční obvod. V oblasti, kde se aktivují elektrony, dochází k mnohem větší aktivaci více elektronů a tedy zvyšují možnost vyzářit více fotonů, tedy více energie. Deaktivujeme Q-switch a rezonanční obvod je otevřen, ale už máme více excitovaných elektronů a vyzáří se tak více fotonů. Zvyšují tedy laserovou energii a rozdělují ji v pulsy, dávky velké energie.
Pro laickou představu, jak Q-switch funguje, popíšeme jednoduchou aplikaci, kdy tekoucí voda z kohoutku je nabírána do dlaní a je zastaven tak proud vody o nějaké energii. Následné nahromadění vody do dlaní a její uvolnění zabezpečí větší energii, než měl samotný proud vody z kohoutku. Zvyšujeme tak energii na krátkou dobu, vybuzením elektronů do nestabilní valenční vrstvy W3 a držení elektronů po co nejdelší dobu. Něco podobného jako dlaně dělají s vodou Q-switch uvnitř laserového rezonátoru - pulsy energie o vyšší hodnotě, než když není použit Q-switch.
Pulsní mód laseru
Při tomto ovládání laserového paprsku dochází k pumpování buzení krátkých pulsů, které zároveň generují krátké výstupní pulsy laserového paprsku. Maximální pulsní výkon je vždy menší jak exitační výkon. Střední hodnota výkonu je závislá na délce pulsu a frekvenci spínání laserového paprsku. Pulsy mají jiné vlastnosti na působení materiálu, jak kontinuální paprsek laseru.