Jaké faktory ovlivňují kvalitu paprsku?
V laserové fyzice se kvalita paprsku týká toho, jak dobře je laserový paprsek zaostřen. Čím vyšší je kvalita, tím menší divergence v paprsku. Kvalita paprsku může být ovlivněna řadou faktorů, jako je typ a kvalita součástí laseru, typ použitého média pro získání laseru, použitá metoda optického čerpání, úroveň výkonu a mechanické a tepelné namáhání laseru.
Existuje kompromis mezi kvalitou paprsku a výkonem paprsku. Když je energie načerpána do média pro získávání laseru, které laser používá k zesílení světla, část energie se přemění na teplo. Nadměrné teplo může mít za následek teplotní gradienty v médiu, které vytvářejí tepelný efekt čoček, což snižuje kvalitu paprsku. Proto je typ použitého média zisku důležitý.
Plynové lasery bývají méně citlivé na tepelné čočky kvůli nižší hustotě jejich médií a lasery na bázi oxidu uhličitého mohou udržovat vysokou kvalitu paprsku při velmi vysokých úrovních výkonu. Mezi polovodičovými lasery jsou nejvyšší kvality paprsků produkovány vláknovými lasery s jedním režimem a tenkými disky. Vláknové lasery používají sklo s oxidem křemičitým dopovaným ionty vzácných zemin, jako je ytterbium nebo neodym, jako jejich ziskové médium, a tenkovrstvé lasery používají krystaly hlinitého granátu yttria dotované trojmocnými ytterbiovými ionty. Tyto lasery si mohou udržovat velmi vysokou kvalitu paprsku i při výkonech několika kilowattů. Při nižších úrovních výkonu mohou být vysoce kvalitní paprsky produkovány plynovými lasery s heliem a neonem a polovodičovými lasery vyzařujícími povrch.
Pro kvalitu paprsku jsou důležité také další součásti konstrukce laseru, jako je velikost a konfigurace optického rezonátoru laseru. Konstrukce, které vstřikují světlo do média zisku podél dráhy laserového paprsku, což je technika zvaná end-pumping, produkují vyšší kvalitu paprsku než lasery s bočním čerpáním. Čističe režimů mohou být použity ke zlepšení kvality paprsku buď průchodem paprsku jednovidovým vláknem, nebo použitím čočky pro zaostření neolimovaného paprsku skrz dírku a do druhé čočky, která paprsek znovu osvětluje.
Kvalita paprsku je také ovlivněna stavem laserových součástí. Solid-state lasery mohou trpět sníženou kvalitou, pokud jsou na povrchu jeho média defekty, které mohou způsobit zkreslení a rozptyl vlnobití. Kvalita je také poškozena nevyrovnanými součástmi, které mohou být způsobeny mechanickým napětím, změnami teploty v laserovém prostředí nebo tepelnou roztažností z vlastního laseru. Vady objektivu mohou také ovlivnit kvalitu.