Hvilke faktorer påvirker strålekvaliteten?
I laserfysik henviser strålehøjkvaliteten til, hvor godt en laserstråle forbliver fokuseret. Jo højere kvalitet er, desto mindre divergens i bjælken. Strålekvalitet kan påvirkes af en række faktorer, såsom typen og kvaliteten af laserens komponenter, typen af laserforstærkningsmedium anvendt, den anvendte optiske pumpemetode, effektniveauet og de mekaniske og termiske spændinger på laseren.
Der er en afvejning mellem bjælkekvalitet og bjælkeffekt. Når energi pumpes ind i laserens forstærkningsmedium, som laseren bruger til at forstærke lyset, konverteres noget af energien til varme. Overskydende varme kan resultere i temperaturgradienter i mediet, der producerer en termisk linseffekt, hvilket reducerer strålens kvalitet. Dette gør den type forstærkningsmedium, der er anvendt vigtig.
gaslasere har en tendens til at være mindre sårbare over for termisk linse på grund af den lavere densitet af deres medier, og kuldioxidlasere kan opretholde højstrålekvalitet ved meget høje effektniveauer. Blandt faststoflasere, højderneT bjælkegenskaber produceres af en-mode fiberlasere og tynde disklasere. Fiberlasere bruger siliciumdioxidglas dopet med sjældne jordioner, såsom ytterbium eller neodym som deres forstærkningsmedium, og tynddisk lasere bruger yttrium aluminium granatkrystaller dopet med trivalente ytterbiumioner. Disse lasere kan opretholde meget højstrålekvalitet, selv ved effektniveauer på flere kilowatt. Ved lavere effektniveauer kan der produceres ekstremt højstrålekvalitet af helium-neongaslasere og overfladeemitterende halvlederlasere.
Andre komponenter i laserens design er også vigtige for strålekvalitet, såsom størrelse og konfiguration af laserens optiske resonator. Design, der injicerer lys i forstærkningsmediet langs laserstrålens sti, en teknik kaldet slutpumpning, producerer højere strålekvalitet end sidepumpende lasere. Mode rengøringsmidler kan bruges til at forbedre strålekvaliteten enten ved at passereStrålen gennem en enkelt-mode fiber eller ved at bruge en linse til at fokusere en ukollimeret stråle gennem en pinhole og ind i en anden linse, der er i retning af bjælken.
Beamkvalitet påvirkes også af tilstanden for laserens komponenter. Lasere med fast tilstand kan lide reduceret kvalitet, hvis der er defekter i overfladen af dets medium, hvilket kan forårsage bølgefrontforvrængninger og spredning. Kvaliteten skades også af forkert justerede komponenter, der kan være forårsaget af mekaniske spændinger, temperaturændringer i laserens miljø eller termisk ekspansion fra laserens egen varme. Objektivfejl kan også påvirke kvaliteten.