Technische Optik in der Praxis

254 9 Laser
9.5 Strahlqualität
Charakterisiert wird die Strahlqualität eines Laserstrahls durch eine sogenannte
Strahlqualitätskennzahl K. K kann Werte zwischen 0 und 1 annehmen;
je kleiner K ist, um so geringer ist die Strahlqualität. Die maximale
Strahlqualität (K = 1) erreicht der TEM00-Laserstrahl. Die Kennzahl steht
im direkten Zusammenhang mit der Art der Intensitätsverteilung im Strahl.
Da aus der Art der Strahlverteilung insbesondere bei Hochleistungslasersystemen
nur selten eine exakte Kennzahl angegeben werden kann, empfiehlt
sich eine experimentelle Ermittlung [1]. Hierzu müssen bei rotationssymmetrischen
Intensitätsverteilungen nur zwei Größen gemessen werden:
– der Durchmesser des fokussierten Laserstrahls 2w0 am Ort der Strahltaille,
– der Durchmesser des unfokussierten Laserstrahls D am Ort der fokussierenden
Optik (siehe Abb. 9.7).
Die Strahlqualitätskennzahl K ergibt sich dann zu:
K = 4λ 1
· f · . (9.17)
π D · 2w0
Es ist ebenfalls möglich, die Strahlqualitätskennzahl K über die Meßung der
Fokustiefe (Rayleigh-Länge) zR zu ermitteln:
λ · zR
K = . (9.18)
2π(w0) 2
Stellt man die Gln. (9.17) und (9.18) nach Fokusdurchmesser und Rayleigh-
Länge um
Abb. 9.7. Fokussierung eines Gaußstrahls mit Hilfe einer Linse