Hvilke faktorer påvirker bjelkekvaliteten?

I laserfysikk refererer strålekvalitet til hvor godt en laserstråle forblir fokusert. Jo høyere kvalitet, desto mindre divergens i bjelken. Strålekvalitet kan påvirkes av en rekke faktorer, for eksempel typen og kvaliteten på laserens komponenter, typen laserforsterkningsmedium som brukes, den optiske pumpemetoden som brukes, effektnivået og det mekaniske og termiske spenningen på laseren.

Det er en avveining mellom strålekvalitet og strålekraft.  Når energi pumpes inn i laserens forsterkningsmedium, som laseren bruker for å forsterke lys, vil noe av energien konvertere til varme.  Overskytende varme kan føre til temperaturgradienter i mediet som gir en termisk linseeffekt, noe som reduserer bjelkens kvalitet. Dette gjør at den typen gevinstmedium som brukes viktig.

Gasslasere har en tendens til å være mindre sårbare for termisk linsing på grunn av den lavere tettheten av mediene, og karbondioksidlasere kan opprettholde høy strålekvalitet ved veldig høye effektnivåer. Blant solid-state lasere, høyeT-bjelkeegenskaper produseres av enkeltmodus fiberlasere og tynne disklasere. Fiberlasere bruker silisiumdioksidglass dopet med sjeldne jordioner som Ytterbium eller neodym som deres forsterkningsmedium, og lasere med tynn-tyntdisk bruker yttrium aluminiums granatkrystaller dopet med trivalente ytterbiumioner. Disse laserne kan opprettholde veldig høy bjelkekvalitet selv i effektnivå på flere kilowatt. Ved lavere effektnivå kan ekstremt høy strålekvalitet produseres av helium-neon gasslasere og overflatemitterende halvlederlasere.

Andre komponenter i laserens design er også viktige for strålekvalitet, for eksempel størrelse og konfigurasjon av laserens optiske resonator. Design som injiserer lys i forsterkningsmediet langs laserstrålen, en teknikk som kalles endepumping, produserer høyere strålekvalitet enn sidepumpende lasere. Modusrensere kan brukes til å forbedre strålekvaliteten enten ved å passereStrålen gjennom en enkeltmodus fiber eller ved å bruke en linse for å fokusere en ukollimert bjelke gjennom et pinhole og inn i en andre linse som gjenvinner bjelken.

strålekvalitet påvirkes også av tilstanden til laserens komponenter. Solid-state-lasere kan lide redusert kvalitet hvis det er defekter i overflaten av mediet, noe som kan forårsake forvrengning av bølgefront og spredning. Kvalitet blir også skadet av feiljusterte komponenter, som kan være forårsaket av mekaniske spenninger, temperaturendringer i laserens miljø eller termisk ekspansjon fra laserens egen varme. Linsefeil kan også påvirke kvaliteten.