Quels facteurs affectent la qualité du faisceau?

Dans la physique laser, la qualité du faisceau fait référence à la façon dont un faisceau laser reste concentré.Plus la qualité est élevée, moins la divergence dans le faisceau.La qualité du faisceau peut être affectée par un certain nombre de facteurs, tels que le type et la qualité des composants lasers, le type de milieu de gain laser utilisé, la méthode de pompage optique utilisée, le niveau de puissance et les contraintes mécaniques et thermiques sur le laser.

Il y a un compromis entre la qualité du faisceau et la puissance du faisceau.Lorsque l'énergie est pompée dans les lasers à gagner du milieu, que le laser utilise pour amplifier la lumière, une partie de l'énergie convertira en chaleur.La chaleur excessive peut entraîner des gradients de température dans le milieu qui produisent un effet de lentille thermique, ce qui réduit la qualité des faisceaux.Cela rend le type de milieu de gain utilisé important.

Les lasers à gaz ont tendance à être moins vulnérables à la lentille thermique en raison de la densité plus faible de leur milieu, et les lasers de dioxyde de carbone peuvent maintenir la qualité des faisceaux élevés à des niveaux de puissance très élevés.Parmi les lasers à l'état solide, les qualités de faisceau les plus élevées sont produites par des lasers à fibre monomode et des lasers disques minces.Les lasers en fibre utilisent du verre de dioxyde de silicium dopé avec des ions de terres rares tels que Ytterbium ou Néodyme comme moyen de gain, et les lasers à disque mince utilisent des cristaux de grenat en aluminium d'yttrium dopés avec des ions ytterbium trivalents.Ces lasers peuvent maintenir une qualité de très haute faisceau, même à des niveaux de puissance de plusieurs kilowatts.À des niveaux de puissance inférieurs, une qualité de faisceau extrêmement élevée peut être produite par des lasers de gaz hélium-neon et des lasers semi-conducteurs émettant de surface.

Les autres composants de la conception des lasers sont également importants pour la qualité du faisceau, comme la taille et la configuration des lasers optiques optiquesrésonateur.Les conceptions qui injectent la lumière dans le milieu de gain le long du chemin du faisceau laser, une technique appelée pompage final, produisent une qualité de faisceau plus élevée que les lasers de pompage latéral.Les nettoyeurs de mode peuvent être utilisés pour améliorer la qualité du faisceau soit en passant le faisceau à travers une fibre monomode, soit en utilisant une lentille pour concentrer un faisceau non collimé à travers un sténosepar l'état des composants lasers.Les lasers à l'état solide peuvent subir une qualité réduite s'il y a des défauts à la surface de son milieu, ce qui peut provoquer des distorsions et une diffusion du front d'onde.La qualité est également blessée par des composants mal alignés, qui peuvent être causés par des contraintes mécaniques, des changements de température dans l'environnement des lasers ou une expansion thermique de la chaleur des lasers.Les défauts d'objectif peuvent également affecter la qualité.