Kokie veiksniai turi įtakos spindulio kokybei?

Lazerio fizikoje spindulio kokybė reiškia, kaip gerai lazerio spindulys išlieka sufokusuotas. Kuo aukštesnė kokybė, tuo mažesnė spindulio divergencija. Spindulio kokybei įtakos gali turėti daugybė veiksnių, pvz., lazerio komponentų tipas ir kokybė, naudojamos lazerio stiprinimo terpės tipas, naudojamas optinis siurbimo metodas, galios lygis ir lazerio mechaninis bei šiluminis įtempis.

Yra kompromisas tarp pluošto kokybės ir spindulio galios. Kai energija pumpuojama į lazerio stiprinimo terpę, kurią lazeris naudoja šviesai stiprinti, dalis energijos virsta šiluma. Dėl per didelio karščio terpėje gali atsirasti temperatūros gradientų, dėl kurių atsiranda šiluminio lęšio efektas, o tai sumažina pluošto kokybę. Dėl to svarbus naudojamas stiprinimo terpės tipas.

Dujiniai lazeriai yra mažiau pažeidžiami šiluminio lęšio dėl mažesnio jų terpės tankio, o anglies dioksido lazeriai gali išlaikyti aukštą spindulio kokybę esant labai dideliam galios lygiui. Tarp kietojo kūno lazerių didžiausią pluošto kokybę užtikrina vienmodžiai skaiduliniai lazeriai ir plonieji diskai. Skaiduliniuose lazeriuose kaip stiprinimo terpė naudojamas silicio dioksido stiklas, legiruotas retųjų žemių jonais, tokiais kaip iterbis arba neodimis, o plono disko lazeriuose naudojami itrio aliuminio granato kristalai, legiruoti trivalenčiais iterbio jonais. Šie lazeriai gali išlaikyti labai aukštą spindulio kokybę net esant kelių kilovatų galiai. Esant mažesniems galios lygiams, helio-neoninių dujų lazeriai ir paviršių skleidžiantys puslaidininkiniai lazeriai gali sukurti ypač aukštą pluošto kokybę.

Kiti lazerio konstrukcijos komponentai taip pat yra svarbūs spindulio kokybei, pavyzdžiui, lazerio optinio rezonatoriaus dydis ir konfigūracija. Konstrukcijos, kurios įšvirkščia šviesą į stiprinimo terpę palei lazerio spindulio kelią, vadinamą galutiniu siurbimu, sukuria geresnę spindulio kokybę nei šoniniai lazeriai. Režimo valikliai gali būti naudojami spindulio kokybei pagerinti, perleidžiant spindulį per vieno režimo skaidulą arba naudojant objektyvą, kad nesufokusuotų spindulį per skylutę ir į kitą lęšį, kuris sugrąžina spindulį.

Spindulio kokybei įtakos turi ir lazerio komponentų būklė. Kietojo kūno lazeriai gali nukentėti, jei jų terpės paviršiuje yra defektų, kurie gali sukelti bangos fronto iškraipymus ir sklaidą. Kokybei kenkia ir netinkamai suderinti komponentai, kuriuos gali sukelti mechaniniai įtempimai, temperatūros pokyčiai lazerio aplinkoje arba terminis plėtimasis dėl paties lazerio šilumos. Objektyvo trūkumai taip pat gali turėti įtakos kokybei.