Welke factoren beïnvloeden de bundelkwaliteit?

In laserfysica verwijst bundelkwaliteit naar hoe goed een laserstraal gefocust blijft. Hoe hoger de kwaliteit, hoe minder divergentie in de balk. Bundelkwaliteit kan worden beïnvloed door een aantal factoren, zoals het type en de kwaliteit van de componenten van de laser, het type lasergast medium dat wordt gebruikt, de gebruikte optische pompmethode, het vermogensniveau en de mechanische en thermische spanningen op de laser.

Er is een afweging tussen bundelkwaliteit en bundelvermogen.  Wanneer energie in het versterkingsmedium van de laser wordt gepompt, dat de laser gebruikt om licht te versterken, zal een deel van de energie omzetten in warmte.  Overtollige warmte kan resulteren in temperatuurgradiënten in het medium die een thermisch lenseffect produceren, waardoor de kwaliteit van de balk wordt verminderd. Dit maakt het type versterkingsmedium dat belangrijk wordt gebruikt.

Gaslasers zijn meestal minder kwetsbaar voor thermische lensing vanwege de lagere dichtheid van hun media, en koolstofdioxide -lasers kunnen hoge straalkwaliteit bij zeer hoge vermogensniveaus behouden. Onder lasers vaste toestand, de HighesT bundelkwaliteiten worden geproduceerd door single-mode vezellasers en dunne schijflasers. Vezellazers gebruiken siliciumdioxideglas gedoteerd met zeldzame aardionen zoals ytterbium of neodymium als hun versterkingsmedium, en dunne-schijflasers gebruiken yttrium aluminium granaatkristallen gedoteerd met driede Ytterbium-ionen. Deze lasers kunnen een zeer hoge bundelkwaliteit behouden, zelfs bij vermogensniveaus van verschillende kilowatt. Bij lagere vermogensniveaus kan de extreem hoge bundelkwaliteit worden geproduceerd door helium-neon gaslasers en oppervlakte-emitterende halfgeleiderlasers.

Andere componenten van het ontwerp van de laser zijn ook belangrijk om de kwaliteit te bundelen, zoals de grootte en configuratie van de optische resonator van de laser. Ontwerpen die licht in het versterkingsmedium injecteren langs het pad van de laserstraal, een techniek genaamd eindpompen, produceren een hogere bundelkwaliteit dan zijpompelende lasers. Modusreinigers kunnen worden gebruikt om de straalkwaliteit te verbeteren door te passerenDe straal door een single-mode vezel of door een lens te gebruiken om een ​​ongecollimeerde balk door een pinhole te concentreren en in een tweede lens die de balk herinnert.

bundelkwaliteit wordt ook beïnvloed door de toestand van de componenten van de laser. Lasers van vaste toestand kunnen lijden aan een verminderde kwaliteit als er defecten in het oppervlak van het medium zijn, wat golvendvervormingen en verstrooiing kan veroorzaken. Kwaliteit wordt ook geschaad door verkeerd uitgelijnde componenten, die kunnen worden veroorzaakt door mechanische spanningen, temperatuurveranderingen in de omgeving van de laser of thermische expansie van de eigen warmte van de laser. Lensfouten kunnen ook de kwaliteit beïnvloeden.