Welke factoren beïnvloeden de balkkwaliteit?
In laserfysica verwijst bundelkwaliteit naar hoe goed een laserstraal gefocust blijft. Hoe hoger de kwaliteit, hoe minder divergentie in de straal. De bundelkwaliteit kan worden beïnvloed door een aantal factoren, zoals het type en de kwaliteit van de componenten van de laser, het type laserversterkingsmedium dat wordt gebruikt, de gebruikte optische pompmethode, het vermogensniveau en de mechanische en thermische spanningen op de laser.
Er is een wisselwerking tussen bundelkwaliteit en bundelvermogen. Wanneer energie in het versterkingsmedium van de laser wordt gepompt, dat de laser gebruikt om licht te versterken, wordt een deel van de energie omgezet in warmte. Overmatige hitte kan leiden tot temperatuurgradiënten in het medium die een thermisch lenseffect veroorzaken, waardoor de kwaliteit van de straal wordt verminderd. Dit maakt het gebruikte type versterkingsmedium belangrijk.
Gaslasers zijn meestal minder kwetsbaar voor thermische lenzen vanwege de lagere dichtheid van hun media, en koolstofdioxide lasers kunnen een hoge bundelkwaliteit behouden bij zeer hoge vermogensniveaus. Onder lasers in vaste toestand worden de hoogste bundelkwaliteiten geproduceerd door single-mode fiberlasers en dunne schijflasers. Vezellasers gebruiken siliciumdioxide glas gedoteerd met zeldzame aardionen zoals ytterbium of neodymium als hun versterkingsmedium, en dunne schijf lasers gebruiken yttrium aluminium granaatkristallen gedoteerd met driewaardige ytterbium ionen. Deze lasers kunnen een zeer hoge bundelkwaliteit handhaven, zelfs bij vermogensniveaus van meerdere kilowatt. Bij lagere vermogensniveaus kan een extreem hoge bundelkwaliteit worden geproduceerd door helium-neon gaslasers en oppervlakte-emitterende halfgeleiderlasers.
Andere componenten van het laserontwerp zijn ook belangrijk voor de straalkwaliteit, zoals de grootte en configuratie van de optische resonator van de laser. Ontwerpen die licht in het versterkingsmedium langs het pad van de laserstraal injecteren, een techniek die eindpompen wordt genoemd, produceren een hogere straalkwaliteit dan zijpomppompen. Modusreinigers kunnen worden gebruikt om de kwaliteit van de straal te verbeteren, door de straal door een vezel met één modus te leiden of door een lens te gebruiken om een niet-gecollimeerde straal door een gaatje te focussen en in een tweede lens die de straal recollimeert.
De bundelkwaliteit wordt ook beïnvloed door de staat van de componenten van de laser. Solid-state lasers kunnen een verminderde kwaliteit hebben als er defecten in het oppervlak van het medium zijn, die golffrontvervormingen en verstrooiing kunnen veroorzaken. De kwaliteit wordt ook aangetast door verkeerd uitgelijnde componenten, die kunnen worden veroorzaakt door mechanische spanningen, temperatuurveranderingen in de omgeving van de laser of thermische uitzetting door de eigen hitte van de laser. Lensfouten kunnen ook de kwaliteit beïnvloeden.