Koji čimbenici utječu na kvalitetu zraka?

U laserskoj fizici kvaliteta zraka odnosi se na to koliko dobro laserska zraka ostaje fokusirana. Što je kvaliteta veća, to je manja divergencija u snopu. Na kvalitetu snopa mogu utjecati brojni čimbenici, kao što su vrsta i kvaliteta komponenti lasera, vrsta korištenog medija za pojačanje lasera, korištena metoda optičkog pumpanja, razina snage te mehanička i toplinska naprezanja na laseru.

Postoji kompromis između kvalitete snopa i snage snopa. Kada se energija pumpa u medij za pojačavanje lasera, koji laser koristi za pojačavanje svjetlosti, dio energije će se pretvoriti u toplinu. Višak topline može rezultirati temperaturnim gradijentima u mediju koji proizvode toplinski učinak leće, smanjujući kvalitetu zraka. Zbog toga je važna vrsta medija pojačanja koji se koristi.

Plinski laseri imaju tendenciju da budu manje osjetljivi na toplinsko leće zbog manje gustoće medija, a laseri s ugljičnim dioksidom mogu održavati visoku kvalitetu zraka pri vrlo visokim razinama snage. Među laserima u čvrstom stanju, najveću kvalitetu snopa proizvode jednomodni laseri s vlaknima i laseri s tankim diskom. Fiber laseri koriste staklo od silicij dioksida dopirano ionima rijetkih zemalja kao što su iterbij ili neodim kao medij za pojačanje, a laseri s tankim diskom koriste kristale itrij aluminij granata dopirane trovalentnim iterbijevim ionima. Ovi laseri mogu održavati vrlo visoku kvalitetu zraka čak i pri razinama snage od nekoliko kilovata. Na nižim razinama snage, helij-neonski plinski laseri i poluvodički laseri s površinskim emitiranjem mogu proizvesti iznimno visoku kvalitetu zraka.

Druge komponente dizajna lasera također su važne za kvalitetu zraka, kao što su veličina i konfiguracija laserskog optičkog rezonatora. Dizajni koji ubrizgavaju svjetlost u medij za pojačanje duž putanje laserske zrake, tehnika koja se naziva end-pumping, proizvodi višu kvalitetu zraka od lasera sa bočnim pumpanjem. Čistači načina rada mogu se koristiti za poboljšanje kvalitete snopa bilo propuštanjem snopa kroz jednomodno vlakno ili korištenjem leće za fokusiranje nekolimiranog snopa kroz otvor i u drugu leću koja rekolimira zraku.

Na kvalitetu zraka također utječe stanje komponenti lasera. Solid-state laseri mogu pretrpjeti smanjenu kvalitetu ako postoje defekti na površini medija, što može uzrokovati izobličenje valnog fronta i raspršenje. Kvaliteti također narušavaju neusklađene komponente, što može biti uzrokovano mehaničkim naprezanjima, promjenama temperature u okolini lasera ili toplinskim širenjem od vlastite topline lasera. Nedostaci leća također mogu utjecati na kvalitetu.