Vilka faktorer påverkar strålkvaliteten?

I laserfysik hänvisar strålkvaliteten till hur väl en laserstråle förblir fokuserad.Ju högre kvalitet, desto mindre divergens i strålen.Strålkvalitet kan påverkas av ett antal faktorer, såsom typen och kvaliteten på laserskomponenterna, typen av laserförstärkningsmedium som används, den optiska pumpningsmetoden som används, effektnivån och de mekaniska och termiska spänningarna på lasern.

Det finns en avvägning mellan strålkvalitet och stråleffekt.När energi pumpas in i lasrarna får medium, som lasern använder för att förstärka ljuset, kommer en del av energin att omvandlas till värme.Överskottsvärme kan resultera i temperaturgradienter i mediet som ger en termisk linseffekt, vilket minskar strålkvaliteten.Detta gör att den typ av förstärkningsmedium som används viktigt.

Gaslasrar tenderar att vara mindre sårbara för termisk lins på grund av den lägre tätheten hos deras media, och koldioxidlasrar kan upprätthålla hög strålkvalitet vid mycket höga effektnivåer.Bland lasrar med fast tillstånd produceras de högsta strålegenskaperna av fiberlasrar med enstaka läge och tunna skivlasrar.Fiberlasrar använder kiseldioxidglas dopat med sällsynta jordjonjoner såsom yttbium eller neodym som deras förstärkningsmedium, och tunna diskarrar använder yttrium aluminium granatkristaller dopade med trivalenta ytterbiumjoner.Dessa lasrar kan upprätthålla mycket hög strålkvalitet även vid effektnivåer på flera kilowatt.Vid lägre effektnivåer kan extremt hög strålkvalitet produceras av helium-neon-gaslasrar och ytemitterande halvledarlasrar.

Andra komponenter i lasers design är också viktiga för strålkvalitet, till exempel storleken och konfigurationen av lasers optiskaresonator.Designer som injicerar ljus i förstärkningsmediet längs laserstrålens väg, en teknik som kallas slutpumpning, producerar högre strålkvalitet än sidopumpande lasrar.Läge rengöringsmedel kan användas för att förbättra balkkvaliteten antingen genom att passera strålen genom en enstaka fiber eller genom att använda en objektiv för att fokusera en okollimerad stråle genom ett nålhål och i en andra lins som återkallar strålen.

Strålkvalitet påverkas ocksåefter villkoren för laserskomponenterna.Lasrar för fast tillstånd kan drabbas av minskad kvalitet om det finns defekter i ytan på dess medium, vilket kan orsaka vågfrontförvrängningar och spridning.Kvalitet skadas också av felinställda komponenter, som kan orsakas av mekaniska spänningar, temperaturförändringar i lasersmiljön eller termisk expansion från Lasers egen värme.Linsbrister kan också påverka kvaliteten.