빔 품질에 영향을 미치는 요인은 무엇입니까?

레이저 물리학에서 빔 품질은 레이저 빔이 얼마나 집중되어 있는지를 나타냅니다. 품질이 높을수록 빔의 발산이 줄어 듭니다. 빔 품질은 레이저 구성 요소의 유형 및 품질, 사용 된 레이저 게인 매체의 유형, 사용 된 광학 펌핑 방법, 전력 레벨 및 레이저의 기계적 및 열 응력과 같은 여러 요인에 의해 영향을받을 수 있습니다.

빔 품질과 빔 전력 사이에는 트레이드 오프가 있습니다.  레이저가 빛을 증폭시키는 데 사용하는 레이저의 게인 매체로 에너지가 펌핑되면 일부 에너지는 열로 전환됩니다.  과도한 열은 배지에서 온도 구배를 초래하여 열 렌즈 효과를 생성하여 빔의 품질을 줄입니다. 이로 인해 사용 된 게인 매체의 유형이 중요합니다.

가스 레이저는 배지의 밀도가 낮기 때문에 열 렌즈에 덜 취약한 경향이 있으며, 이산화탄소 레이저는 매우 높은 전력 수준에서 높은 빔 품질을 유지할 수 있습니다. 고형 상태 레이저 중에서 HighesT 빔 품질은 단일 모드 파이버 레이저 및 얇은 디스크 레이저로 생성됩니다. 섬유 레이저는 이테르베움 또는 네오디뮴과 같은 희토류 이온으로 도핑 된 이산화 실리콘 유리를 이득 매체로 사용하고, 얇은 디스크 레이저는 이트륨 알루미늄 가넷 크리스탈을 사용하여 삼위 일체 륨 이온으로 도핑됩니다. 이 레이저는 여러 킬로와트의 전력 레벨에서도 매우 높은 빔 품질을 유지할 수 있습니다. 더 낮은 전력 수준에서, 헬륨-노 가스 레이저와 표면 방출 반도체 레이저에 의해 매우 높은 빔 품질을 생산할 수 있습니다.

레이저 디자인의 다른 구성 요소는 레이저 광학 공진기의 크기 및 구성과 같은 빔 품질에도 중요합니다. 엔드 펌핑이라는 기술 인 레이저 빔의 경로를 따라 게인 매체에 빛을 주입하는 설계는 측면 펌핑 레이저보다 더 높은 빔 품질을 생성합니다. 모드 클리너는 통과하여 빔 품질을 향상시키는 데 사용될 수 있습니다.단일 모드 파이버를 통한 빔 또는 렌즈를 사용하여 핀홀을 통해 핀홀을 통해 빔을 기억하는 두 번째 렌즈에 초점을 맞추기 위해 렌즈를 사용하여

빔 품질은 또한 레이저 구성 요소의 상태에 의해 영향을받습니다. 고체 레이저는 매체 표면에 결함이있는 경우 품질 감소를 겪을 수있어 파면 왜곡과 산란이 발생할 수 있습니다. 품질은 또한 잘못 정렬 된 구성 요소에 의해 피해를 입으며,이 성분은 기계적 응력, 레이저 환경의 온도 변화 또는 레이저 자체 열로 인한 열 확장으로 인해 발생할 수 있습니다. 렌즈 결함은 품질에도 영향을 줄 수 있습니다.