Vilka faktorer påverkar strålkvaliteten?

I laserfysik hänvisar strålkvaliteten till hur väl en laserstråle förblir fokuserad. Ju högre kvalitet, desto mindre divergens i strålen. Strålkvalitet kan påverkas av ett antal faktorer, såsom typen och kvaliteten på lasers komponenter, typen av laserförstärkningsmedium som används, den optiska pumpningsmetoden som används, effektnivån och de mekaniska och termiska spänningarna på lasern.

Det finns en avvägning mellan balkkvalitet och balkkraft.  När energi pumpas in i lasers förstärkningsmedium, som lasern använder för att förstärka ljuset, kommer en del av energin att omvandlas till värme.  Överskottsvärme kan resultera i temperaturgradienter i mediet som ger en termisk linseffekt, vilket minskar strålens kvalitet. Detta gör att den typ av förstärkningsmedium som används viktigt.

gaslasrar tenderar att vara mindre sårbara för termisk lins på grund av den lägre densiteten för deras media, och koldioxidlasrar kan upprätthålla hög strålkvalitet vid mycket höga effektnivåer. Bland lasrar med fast tillstånd, The HighesT-strålkvaliteter produceras av fiberlasrar med en enda läge och tunna skivlasrar. Fiberlasrar använder kiseldioxidglas dopat med sällsynta jordjonjoner såsom yttbium eller neodym som deras förstärkningsmedium, och tunna-disklar använder yttrium aluminium granatkristaller dopade med trivalenta ytterbiumjoner. Dessa lasrar kan upprätthålla mycket hög strålkvalitet även vid effektnivåer på flera kilowatt. Vid lägre effektnivåer kan extremt hög strålkvalitet produceras av helium-neon gaslasrar och ytemitterande halvledarlasrar.

Andra komponenter i laserens design är också viktiga för strålkvalitet, till exempel storleken och konfigurationen av laserens optiska resonator. Designer som injicerar ljus i förstärkningsmediet längs laserstrålens väg, en teknik som kallas slutpumpning, ger högre strålkvalitet än sidopumpande lasrar. Läge rengöringsmedel kan användas för att förbättra strålkvaliteten antingen genom att passeraStrålen genom en fiber med en enda läge eller genom att använda en lins för att fokusera en okollimerad stråle genom ett nålhål och in i en andra lins som återkallar strålen.

strålkvalitet påverkas också av tillståndet för lasers komponenter. Lasrar med fast tillstånd kan drabbas av minskad kvalitet om det finns defekter i ytan på dess medium, vilket kan orsaka vågfrontförvrängningar och spridning. Kvalitet skadas också av felanpassade komponenter, som kan orsakas av mekaniska spänningar, temperaturförändringar i lasers miljö eller termisk expansion från lasers egen värme. Linsbrister kan också påverka kvaliteten.