Laser beam quality
লেজার বিজ্ঞানে, লেজার বিমের গুণমান বিমের আলোকসজ্জার প্যাটার্নের দিকগুলি এবং একটি নির্দিষ্ট লেজার বিমের প্রসারণ এবং রূপান্তর বৈশিষ্ট্যগুলির গুণাবলী (স্থান-ব্যান্ডউইথের মানদণ্ড) সংজ্ঞায়িত করে। উদাহরণস্বরূপ, বিম প্যাটার্ন পর্যবেক্ষণ ও রেকর্ড করার মাধ্যমে, কেউ বিমের স্থানিক মোড বৈশিষ্ট্যগুলি অনুমান করতে পারে এবং একটি বাধা দ্বারা বিমটি ক্লিপ করা হচ্ছে কিনা তা অনুমান করতে পারে; একটি লেন্স দিয়ে লেজার বিমকে ফোকাস করে এবং ন্যূনতম স্পট আকার পরিমাপ করে, বিচ্ছুরণ সীমা বা ফোকাসের গুণমান গণনা করা যেতে পারে। অ্যান্থনি ই. সিগম্যান প্রথম লেজার বিম মানের ফ্যাক্টরের জন্য আনুষ্ঠানিকতার প্রস্তাব করেছিলেন যা তরঙ্গদৈর্ঘ্য থেকে স্বাধীনভাবে পরিমাপ করা যেতে পারে এবং বিভিন্ন বিমের তুলনা করতে ব্যবহৃত হতে পারে। এই ফ্যাক্টরটিকে বিম প্রোপাগেশন রেশিও (এম2) বলা হয় এবং এটি বিম প্যারামিটার প্রোডাক্টের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত। যদিও এম2 ফ্যাক্টরটি মরীচিটির স্থানিক বৈশিষ্ট্য সম্পর্কে বিস্তারিত জানায় না, এটি একটি মৌলিক-মোড গাউসিয়ান মরীচি হওয়ার কতটা কাছাকাছি তা নির্দেশ করে। এটি মরীচিটির জন্য ক্ষুদ্রতম স্পট আকারের পাশাপাশি মরীচি বিচ্যুতিও নির্ধারণ করে। এম2, উদাহরণস্বরূপ, লেজার লাভের মাধ্যমে শক্তি-প্ররোচিত তাপীয় লেন্সিংয়ের কারণে মরীচি বিকৃতির একটি ইঙ্গিতও দিতে পারে, কারণ এটি বৃদ্ধি পাবে। একটি সহজ মানের মেট্রিক হিসাবে এম2 প্যারামিটারের কিছু সীমাবদ্ধতা রয়েছে। এটি সঠিকভাবে পরিমাপ করা কঠিন হতে পারে এবং পটভূমির গোলমালের মতো কারণগুলি এম2-এ বড় ত্রুটি তৈরি করতে পারে। বিতরণের "লেজের" মধ্যে ভালভাবে শক্তি সরবরাহকারী মরীচিগুলির এম2 প্রত্যাশার চেয়ে অনেক বড় হয়। তত্ত্বগতভাবে, একটি আদর্শ টফ্যাট লেজার রশ্মির অসীম এম2 থাকে, যদিও এটি কোনও শারীরিকভাবে উপলব্ধিযোগ্য টফ্যাট রশ্মির ক্ষেত্রে সত্য নয়। একটি বিশুদ্ধ বেসেল রশ্মির জন্য, কেউ এম2 গণনাও করতে পারে না। "গুণমান"-এর সংজ্ঞাও প্রয়োগের উপর নির্ভর করে। যদিও একটি উচ্চ-মানের একক-মোড গাউসিয়ান রশ্মি (একতার কাছাকাছি এম2) অনেক প্রয়োগের জন্য সর্বোত্তম, অন্যান্য প্রয়োগের জন্য একটি অভিন্ন মাল্টিমোড টফ্যাট রশ্মি তীব্রতা বিতরণ প্রয়োজন। একটি উদাহরণ হল লেজার সার্জারি। পাওয়ার-ইন-দ্য-বালতি এবং স্ট্রেল অনুপাত বিম গুণমান সংজ্ঞায়িত করার আরও দুটি প্রচেষ্টা। এই দুটি পদ্ধতিই একটি লেজার বিম প্রোফাইলার ব্যবহার করে একটি নির্দিষ্ট এলাকায় কতটা শক্তি সরবরাহ করা হয় তা পরিমাপ করে। এম2, পাওয়ার-ইন-দ্য-বালতি এবং স্ট্রেল অনুপাতের মধ্যে কোনও সহজ রূপান্তর নেই। M2 সংজ্ঞা স্থানের মধ্য দিয়ে প্রচারিত একটি বিশুদ্ধ গাউসিয়ান TEM00 কেন্দ্রহীন রশ্মির বিচ্যুতির সমীকরণটি দেওয়া হয়েছে, (1) যেখানে D00 হল রশ্মির কোমরের ব্যাস, এবং λ হল তরঙ্গদৈর্ঘ্য। উচ্চতর মোডের রশ্মিগুলি প্রায়শই একটি বড় বিম কোমর, ডি0 দিয়ে শুরু হয় এবং/অথবা দ্রুত বিচ্যুতি θ0 থাকে। এই ক্ষেত্রে সমীকরণ (1) হয়ে যায়, (2) যেখানে একটি উচ্চতর মোড বিমের বিচ্যুতি এবং কোমর θ0 এবং D0 এবং M2 1 এর চেয়ে বেশি এবং আইএসও 11146 মান অনুযায়ী "বিম প্রোপাগেশন রেশিও" নামকরণ করা হয়। যখন একটি গাউসিয়ান লেজার রশ্মি ফোকাস করা হয়, ফোকাস করা স্পট ব্যাস দ্বারা সংজ্ঞায়িত করা হয়, (3) যেখানে d00 আদর্শ ফোকাস করা স্পট ব্যাস, f ফোকাসিং লেন্সের ফোকাস দৈর্ঘ্য, এবং D00 ইনপুট বিম কোমর এবং লেন্স থেকে একটি ফোকাস দৈর্ঘ্য স্থাপন করা হয় যেমন চিত্রে দেখানো হয়েছে। যাইহোক, যখন একটি মাল্টিমোড রশ্মি কেন্দ্রীভূত হয়, সমীকরণ (3) হয়ে যায়। (4) এম2 পরিমাপ এম2 একটি একক বিম প্রোফাইল পরিমাপ থেকে নির্ধারণ করা যায় না। আইএসও/ডিআইএস 11146 সংজ্ঞায়িত করে যে এম 2 নীচের চিত্রে দেখানো পরিমাপের একটি সিরিজ থেকে গণনা করা উচিত। পরিচিত ফোকাস দৈর্ঘ্যের একটি নির্দিষ্ট অবস্থান লেন্স দিয়ে মরীচিটি ফোকাস করে এবং তারপরে মরীচি কোমর এবং বিচ্যুতির বৈশিষ্ট্যগুলি পরিমাপ করে বাস্তব রশ্মির উপর এম 2 পরিমাপ করা হয়। এই পরিমাপগুলি একটি লেজার বিম প্রোফাইলার দিয়ে নেওয়া যেতে পারে। একাধিক পরিমাপ নিশ্চিত করে যে ন্যূনতম মরীচি ব্যাস পাওয়া যায় এবং একটি "বক্ররেখা ফিট" সক্ষম করে যা পরিমাপের ত্রুটি হ্রাস করে গণনার নির্ভুলতার উন্নতি করে। তথ্যসূত্র বিম গুণমান