Jakie czynniki wpływają na jakość wiązki?

W fizyce laserowej jakość wiązki odnosi się do tego, jak dobrze koncentruje się wiązka laserowa.Im wyższa jakość, tym mniejsza rozbieżność w wiązce.Na jakość wiązki może mieć wpływ szereg czynników, takich jak rodzaj i jakość składników laserowych, rodzaj zastosowanej pożywki laserowej, zastosowana metoda pompowania optyczna, poziom mocy oraz naprężenia mechaniczne i termiczne na laserze.

Istnieje kompromis między jakością wiązki a mocą wiązki.Gdy energia jest pompowana do laserów, zyskuje medium, którego laser zużywa do wzmocnienia światła, część energii przekształci się w ciepło.Nadmiar ciepła może powodować gradienty temperatury w pożywce, które wytwarzają efekt soczewki termicznej, zmniejszając jakość wiązek.To sprawia, że rodzaj zastosowanego pożywki wzmocnienia jest ważny.

Lasery gazowe są mniej podatne na soczewkę termiczną ze względu na niższą gęstość ich pożywki, a lasery dwutlenku węgla mogą utrzymać wysoką jakość wiązki na bardzo wysokim poziomie mocy.Wśród laserów w stanie stałym najwyższe cechy wiązki są wytwarzane przez lasery światłowodowe i cienkie lasery.Lasery światłowodowe wykorzystują szklanę dwutlenku krzemu domieszkowanym jonami ziem rzadkich, takimi jak Ytterbium lub Neodymu, jako ich podłoże, a lasery cienkopowienia używają kryształów granatowych z aluminium itrium, domieszkowanym trójwartościowym jonami Ytterbium.Lasery te mogą utrzymać bardzo wysokiej jakości wiązki nawet przy poziomach mocy kilku kilowatów.Przy niższych poziomach mocy, wyjątkowo wysokiej jakości wiązki można wytwarzać przez lasery gazowe helu-neonowe i lasery półprzewodników emitujących powierzchniowo.

Inne elementy konstrukcji laserowych są również ważne dla jakości wiązki, takich jak rozmiar i konfiguracja laserów optycznychrezonator.Projekty, które wstrzykują światło do pożywki wzmocnienia wzdłuż ścieżki wiązki laserowej, techniki zwanej pompowaniem końcowym, wytwarzają wyższą jakość wiązki niż lasery pompujące boczne.Sprzątaczki trybu można użyć do poprawy jakości wiązki, przechodząc przez wiązkę przez światłowód w jednym trybie, albo za pomocą soczewki do skupienia nieelekcjonowanej wiązki przez dziurkę i do drugiego obiektywu, który wspomina wiązkę.

Wpływa również jakość wiązki.według stanu składników laserowych.Lasery w stanie stałym mogą ponieść obniżoną jakość, jeśli występują wady na powierzchni jego pożywki, co może powodować zniekształcenia i rozpraszania czoła fali.Jakość jest również zaszkodzona przez niewspółosione komponenty, które mogą być spowodowane naprężeniami mechanicznymi, zmianami temperatury w środowisku laserowym lub rozszerzeniem cieplnym z własnego ciepła laserowego.Wady soczewek mogą również wpływać na jakość.