什么因素影响光束质量(What Factors Affect Beam Quality)？

在激光物理学中，光束质量是指激光束保持聚焦的程度。质量越高，光束的发散越小。光束质量受许多因素的影响，如激光器组件的类型和质量、使用的激光增益介质的类型、所用的光泵浦方法，激光的功率水平、机械应力和热应力。激光切割机通常靠近被切割的材料，以保持高质量的光束。光束质量和光束功率之间存在一种折衷关系。当能量被泵入激光器增益介质时，激光器用它来放大光，一部分能量会转化成热。多余的热量会导致介质中的温度梯度产生热透镜效应，降低光束质量。这使得所使用的增益介质的类型很重要。激光光束质量是指光束保持聚焦的程度。气体激光器由于其介质密度较低，不易受到热透镜的影响，而二氧化碳激光器可以在极高功率下保持高光束质量在固态激光器中，单模光纤激光器和薄圆盘激光器的光束质量最高。光纤激光器使用掺有稀土离子如镱或钕的二氧化硅玻璃作为增益介质，而薄盘激光器使用掺有三价镱离子的钇铝石榴石晶体。这些即使在几千瓦的功率水平下，激光器也能保持极高的光束质量。在较低的功率水平下，氦氖气体激光器和表面发射半导体激光器可以产生极高的光束质量。激光器设计的其他部件对光束质量也很重要，如激光谐振腔的尺寸和结构沿着激光束的路径将光注入增益介质的设计，这是一种称为端部抽运的技术，它比侧面抽运激光器产生更高的光束质量。模式清洁器可以用来改善光束质量，方法是使光束通过单模光纤，或是使用透镜将未经准直的光束聚焦到针孔中重新调节光束的第二个透镜。光束质量也会受到激光器组件状况的影响。如果固体激光器的介质表面有缺陷，会导致波阵面畸变和散射，那么固体激光器的质量也会受到影响，这可能是由机械应力、激光器环境中的温度变化或激光器自身热膨胀引起的。透镜缺陷也会影响质量。