Hvilke faktorer påvirker strålekvaliteten?
I laserfysik refererer strålekvalitet til, hvor godt en laserstråle forbliver fokuseret. Jo højere kvalitet, jo mindre afvigelse i bjælken. Strålekvalitet kan påvirkes af en række faktorer, såsom typen og kvaliteten af laserkomponenterne, den anvendte type laserforstærkningsmedium, den anvendte optiske pumpemetode, effektniveauet og de mekaniske og termiske spændinger på laseren.
Der er en afvejning mellem strålekvalitet og bjælkeeffekt. Når energi pumpes ind i laserens forstærkningsmedium, som laseren bruger til at forstærke lys, omdannes en del af energien til varme. Overskydende varme kan resultere i temperaturgradienter i mediet, der producerer en termisk linseeffekt, hvilket reducerer bjælkens kvalitet. Dette gør den anvendte type forstærkningsmedium vigtig.
Gaslasere har en tendens til at være mindre sårbare over for termisk linse på grund af den lavere massefylde af deres medier, og kuldioxidlasere kan opretholde høj strålekvalitet ved meget høje effektniveauer. Blandt solid-state lasere produceres de højeste strålekvaliteter af enkelt-mode fiberlasere og tynde disk lasere. Fiberlasere bruger siliciumdioxidglas doteret med sjældne jordarter, såsom ytterbium eller neodymium som deres forstærkningsmedium, og tynd-disk lasere bruger yttrium aluminium granatkrystaller doteret med trivalente ytterbiumioner. Disse lasere kan opretholde meget høj strålekvalitet, selv ved effektniveauer på flere kilowatt. Ved lavere effektniveauer kan ekstrem høj strålekvalitet produceres af helium-neon-gaslasere og overflademitterende halvlederlasere.
Andre komponenter i laserens design er også vigtige for strålekvaliteten, såsom størrelsen og konfigurationen af laserens optiske resonator. Design, der indsprøjter lys i forstærkningsmediet langs laserstrålens bane, en teknik kaldet slutpumping, producerer højere strålekvalitet end sidepumpende lasere. Mode-rengøringsmidler kan bruges til at forbedre strålekvaliteten enten ved at føre strålen gennem en enkelt-mode-fiber eller ved at bruge en linse til at fokusere en ukollimeret stråle gennem et pinhole og ind i en anden linse, der genberegner strålen.
Strålekvaliteten påvirkes også af tilstanden til laserens komponenter. Solid-state lasere kan lide nedsat kvalitet, hvis der er defekter i overfladen af dets medium, hvilket kan forårsage bølgefront forvrængning og spredning. Kvalitet skades også af forkert tilpassede komponenter, der kan være forårsaget af mekaniske spændinger, temperaturændringer i laserens miljø eller termisk ekspansion fra laserens egen varme. Linsefejl kan også påvirke kvaliteten.