М 2 Фактор (фактор качества)

В большинстве лазерных приложений необходимо фокусировать, модифицировать или формировать лазерный луч с помощью линз и других оптических элементов. В общем, распространение лазерного луча можно аппроксимировать, предполагая, что лазерный луч имеет идеальный гауссовский профиль интенсивности, соответствующий теоретической TEM ₀₀ режим. Когерентные гауссовы пучки обладают особыми свойствами преобразования, которые требуют специального рассмотрения. Чтобы выбрать лучшую оптику для конкретного применения лазера, важно понимать основные свойства гауссовых лучей. К сожалению, выходные данные реальных лазеров не являются истинно гауссовскими (хотя гелий-неоновые лазеры и аргон-ионные лазеры являются очень близким приближением). Чтобы учесть эту дисперсию, добротность M ²(называемый коэффициентом «М-квадрата») был определен для описания отклонения лазерного луча от теоретического гауссова. Для теоретического гауссиана М ² =1; для реального лазерного луча М ² >1. Гелий-неоновые лазеры обычно имеют коэффициент М ² меньше 1,1. Для ионных лазеров коэффициент М ² обычно составляет от 1,1 до 1,3. Коллимированные диодные лазерные лучи ТЕМ ₀₀ обычно имеют М ² в диапазоне от 1,1 до 1,7. Для высокоэнергетических многомодовых лазеров M ² коэффициент может достигать 3 или 4. Во всех случаях фактор М ² , который значительно варьируется, влияет на характеристики лазерного луча, и им нельзя пренебрегать в оптических схемах.

В режиме TEM ₀₀ луч, излучаемый лазером, начинается как идеальная плоская волна с гауссовым поперечным профилем излучения, как показано на рисунке ниже. Гауссова форма обрезается на некотором диаметре либо внутренними размерами лазера, либо некоторой ограничивающей апертурой в оптическом тракте. Общепринятым определением является диаметр, при котором освещенность (интенсивность) луча падает до 1/ e ² (13,5%) его пикового или осевого значения.