Welche Faktoren beeinflussen die Strahlqualität?

In der Laserphysik bezieht sich die Strahlqualität darauf, wie gut ein Laserstrahl fokussiert bleibt. Je höher die Qualität, desto weniger Abweichung im Strahl. Die Strahlqualität kann durch eine Reihe von Faktoren beeinflusst werden, wie z.  Wenn Energie in das Gewinnmedium des Lasers gepumpt wird, mit dem der Laser Licht verstärkt, wandelt sich ein Teil der Energie in Wärme um.  Überschüssige Wärme kann zu Temperaturgradienten in dem Medium führen, die einen thermischen Linseneffekt erzeugen, wodurch die Qualität des Strahls verringert wird. Dies macht die Art des verwendeten Verstärkungsmediums wichtig. Unter den Festkörperlasern die HighesT-Strahlqualitäten werden von Single-Mode-Faserlasern und dünnen Scheibenlasern hergestellt. Faserlaser verwenden Siliziumdioxidglas mit Seltenerdionen wie Ytterbium oder Neodym als Verstärkungsmedium, und Dünnscheiben-Laser verwenden Yttrium-Aluminium-Granatkristalle, die mit trivalen Ytterbium-Ionen dotiert sind. Diese Laser können selbst bei Stromniveaus von mehreren Kilowatts eine sehr hohe Strahlqualität aufrechterhalten. Bei niedrigeren Stromniveaus kann eine extrem hohe Balkenqualität durch Helium-Neon-Gaslaser und Oberflächen-emittierende Halbleiterlaser erzeugt werden.

Andere Komponenten des Laserdesigns sind ebenfalls wichtig für die Strahlqualität, wie die Größe und Konfiguration des optischen Resonators des Lasers. Entwürfe, die Licht in das Verstärkungsmedium entlang des Pfades des Laserstrahls injizieren, eine Technik, die als Endpumping bezeichnet wird, erzeugen höhere Strahlqualität als Laser mit der Seite, die mit der Seite pumpen. Modusreiniger können verwendet werden, um die Strahlqualität entweder durch Passieren zu verbessernDer Strahl durch eine einzelne Modefaser oder durch Verwendung eines Objektivs, um einen uneingeschränkten Strahl durch ein Loch und in ein zweites Objektiv zu fokussieren, das den Strahl zurückfällt.

Strahlqualität wird auch vom Zustand der Laserkomponenten beeinflusst. Festkörperlaser können reduzierte Qualität erleiden, wenn sich Defekte in der Oberfläche seines Mediums befinden, die Wellenfrontverzerrungen und Streuungen verursachen können. Die Qualität wird auch durch falsch ausgerichtete Komponenten geschädigt, die durch mechanische Belastungen, Temperaturänderungen in der Umgebung des Lasers oder durch die thermische Ausdehnung durch die eigene Wärme des Lasers verursacht werden können. Objektivfehler können auch die Qualität beeinflussen.