ビーム品質に影響する要因は何ですか？

レーザー物理学では、ビーム品質とは、レーザービームがどれだけ焦点を合わせたかを指します。品質が高いほど、ビームの発散が少なくなります。ビーム品質は、レーザーコンポーネントのタイプと品質、使用されるレーザーゲイン培地のタイプ、使用される光ポンプ方法、レーザーの電力レベル、機械的および熱応力など、多くの要因によって影響を受ける可能性があります。  レーザーが光を増幅するために使用するレーザーのゲイン培地にエネルギーが汲み上げられると、エネルギーの一部が熱に変換されます。  過剰な熱は、熱レンズ効果を生成する培地の温度勾配をもたらし、ビームの品質を低下させる可能性があります。 これにより、使用される培地の種類が重要になります。

ガスレーザーは、培地の密度が低いため、熱レンズに対して脆弱ではない傾向があり、二酸化炭素レーザーは非常に高出力レベルで高いビーム品質を維持できます。 固体レーザーの中で、高さTビーム品質は、シングルモードファイバーレーザーと薄いディスクレーザーによって生成されます。 ファイバーレーザーは、ゲイン培地としてイッテルビウムやネオジムなどの希土類イオンをドープした二酸化シリコンガラスを使用し、薄いディスクレーザーは、三価イッテルビウムイオンをドープしたイットトリウムアルミニウムガーネット結晶を使用します。これらのレーザーは、数キロワットの電力レベルでも非常に高いビーム品質を維持できます。 低電力レベルでは、ヘリウムネオンガスレーザーと表面発光半導体レーザーによって非常に高いビーム品質を生成できます。

レーザーの設計の他のコンポーネントは、レーザーの光学響きのサイズと構成など、ビーム品質にとっても重要です。 エンドポンピングと呼ばれる技術であるレーザービームの経路に沿ってゲイン媒体に光を注入する設計は、サイドポンピングレーザーよりも高いビーム品質を生成します。 モードクリーナーは、通過することによってビーム品質を向上させるために使用できますシングルモードファイバーを通るビーム、またはレンズを使用して、リン酸塩のないビームをピンホールから焦点を合わせて、ビームをリコックする2番目のレンズに焦点を合わせます。

ビーム品質は、レーザーコンポーネントの状態の影響も受けます。 培地の表面に欠陥がある場合、固体レーザーは品質の低下を被る可能性があり、波面歪みや散乱を引き起こす可能性があります。 品質は、機械的応力、レーザーの環境の温度変化、またはレーザー自身の熱からの熱膨張によって引き起こされる可能性がある、不整合コンポーネントによっても損なわれます。 レンズの欠陥も品質に影響を与える可能性があります。