Quels facteurs affectent la qualité du faisceau?
En physique laser, la qualité du faisceau fait référence à la façon dont un faisceau laser reste concentré. Plus la qualité est élevée, moins la divergence dans le faisceau. La qualité du faisceau peut être affectée par un certain nombre de facteurs, tels que le type et la qualité des composants du laser, le type de milieu de gain laser utilisé, la méthode de pompage optique utilisée, le niveau de puissance et les contraintes mécaniques et thermiques sur le laser.
Il y a un compromis entre la qualité du faisceau et la puissance du faisceau. Lorsque l'énergie est pompée dans le milieu de gain du laser, que le laser utilise pour amplifier la lumière, une partie de l'énergie se transformera en chaleur. L'excès de chaleur peut entraîner des gradients de température dans le milieu qui produisent un effet de lentille thermique, ce qui réduit la qualité du faisceau. Cela rend le type de milieu de gain utilisé important.
Les lasers à gaz ont tendance à être moins vulnérables à la lentille thermique en raison de la densité plus faible de leur milieu, et les lasers de dioxyde de carbone peuvent maintenir la qualité des faisceaux élevés à des niveaux de puissance très élevés. Parmi les lasers à l'état solide, les highesLes qualités de faisceau T sont produites par des lasers à fibre monomode et des lasers disques minces. Les lasers en fibre utilisent du verre de dioxyde de silicium dopé avec des ions de terres rares tels que Ytterbium ou Néodyme comme moyen de gain, et les lasers à disque mince utilisent des cristaux de grenat en aluminium d'yttrium dopés avec des ions ytterbium trivalents. Ces lasers peuvent maintenir une qualité de très haute faisceau, même à des niveaux de puissance de plusieurs kilowatts. À des niveaux de puissance inférieurs, la qualité extrêmement des faisceaux routiers peut être produite par des lasers de gaz d'hélium-neon et des lasers semi-conducteurs émettant de surface.
Les autres composants de la conception du laser sont également importants pour la qualité du faisceau, comme la taille et la configuration du résonateur optique du laser. Les conceptions qui injectent la lumière dans le milieu de gain le long du chemin du faisceau laser, une technique appelée pompage final, produisent une qualité de faisceau plus élevée que les lasers de pompage latéral. Les nettoyeurs de mode peuvent être utilisés pour améliorer la qualité du faisceau en passantle faisceau à travers une fibre monomode ou en utilisant une lentille pour concentrer un faisceau non collimé à travers un trou d'épingle et dans une deuxième lentille qui se rappelle le faisceau.
La qualité du faisceau est également affectée par l'état des composants du laser. Les lasers à l'état solide peuvent subir une qualité réduite s'il y a des défauts à la surface de son milieu, ce qui peut provoquer des distorsions et une diffusion du front d'onde. La qualité est également blessée par des composants mal alignés, qui peuvent être causés par des contraintes mécaniques, des changements de température dans l'environnement du laser ou une expansion thermique de la chaleur du laser. Les défauts d'objectif peuvent également affecter la qualité.