¿Qué factores afectan la calidad del haz?
En la física láser, la calidad del haz se refiere a qué tan bien se enfoca un haz láser. Cuanto mayor sea la calidad, menos divergencia en el haz. La calidad del haz puede verse afectada por una serie de factores, como el tipo y la calidad de los componentes del láser, el tipo de medio de ganancia láser utilizada, el método de bombeo óptico utilizado, el nivel de potencia y las tensiones mecánicas y térmicas en el láser.
Existe una compensación entre la calidad del haz y la potencia del haz. Cuando la energía se bombea al medio de ganancia del láser, que el láser usa para amplificar la luz, parte de la energía se convertirá en calor. El exceso de calor puede provocar gradientes de temperatura en el medio que producen un efecto de lente térmica, reduciendo la calidad del haz. Esto hace que el tipo de medio de ganancia utilizado sea importante.
Los láseres de gas tienden a ser menos vulnerables a la lente térmica debido a la menor densidad de sus medios, y los láseres de dióxido de carbono pueden mantener una alta calidad de haz a niveles de potencia muy altos. Entre los láseres de estado sólido, los highesLas cualidades del haz T son producidas por láseres de fibra de modo único y láseres de disco delgado. Los láseres de fibra usan vidrio de dióxido de silicio dopado con iones de tierras raras como itterbium o neodimio como medio de ganancia, y los láseres de disco delgado usan cristales de granate de aluminio Yttrium dopados con iones trivalentes de Ytterbium. Estos láseres pueden mantener una calidad de haz muy alta incluso a niveles de potencia de varios kilovatios. A niveles de potencia más bajos, se puede producir una calidad de haz extremadamente alta mediante láseres de gas helio-neón y láseres de semiconductores emisores de superficie.
Otros componentes del diseño del láser también son importantes para la calidad del haz, como el tamaño y la configuración del resonador óptico del láser. Los diseños que inyectan luz en el medio de ganancia a lo largo del camino del haz láser, una técnica llamada bomba final, producen una calidad de haz más alta que los láseres de bomba lateral. Los limpiadores de modo se pueden usar para mejorar la calidad del haz, ya sea pasandoel haz a través de una fibra de modo único o mediante el uso de una lente para enfocar un haz no recolectado a través de un agujero de alfiler y en una segunda lente que recuerda el haz.
La calidad del haz también se ve afectada por la condición de los componentes del láser. Los láseres de estado sólido pueden sufrir una calidad reducida si hay defectos en la superficie de su medio, lo que puede causar distorsiones de frente de onda y dispersión. La calidad también se ve perjudicada por componentes desalineados, que pueden ser causados por tensiones mecánicas, cambios de temperatura en el entorno del láser o la expansión térmica del calor del láser. Los defectos de la lente también pueden afectar la calidad.