Laser beam quality
ಲೇಸರ್ ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ, ಲೇಸರ್ ಕಿರಣದ ಗುಣಮಟ್ಟವು ಕಿರಣದ ಬೆಳಕಿನ ಮಾದರಿಯ ಅಂಶಗಳನ್ನು ಮತ್ತು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಲೇಸರ್ ಕಿರಣದ ಪ್ರಸರಣ ಮತ್ತು ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು (ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ-ಬ್ಯಾಂಡ್ವಿಡ್ತ್ ಮಾನದಂಡ) ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಕಿರಣದ ಮಾದರಿಯನ್ನು ಗಮನಿಸುವ ಮತ್ತು ದಾಖಲಿಸುವ ಮೂಲಕ, ಕಿರಣದ ಪ್ರಾದೇಶಿಕ ಕ್ರಮದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಮತ್ತು ಕಿರಣವನ್ನು ಅಡಚಣೆಯಿಂದ ಕತ್ತರಿಸಲಾಗುತ್ತಿದೆಯೇ ಅಥವಾ ಇಲ್ಲವೇ ಎಂಬುದನ್ನು ಊಹಿಸಬಹುದು; ಮಸೂರದೊಂದಿಗೆ ಲೇಸರ್ ಕಿರಣವನ್ನು ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಮತ್ತು ಕನಿಷ್ಠ ಸ್ಪಾಟ್ ಗಾತ್ರವನ್ನು ಅಳೆಯುವ ಮೂಲಕ, ವಿವರ್ತನೆಯ ಮಿತಿ ಅಥವಾ ಕೇಂದ್ರೀಕರಣದ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ಲೆಕ್ಕ ಹಾಕಬಹುದು. ಆಂಥೋನಿ ಇ. ಸೀಗ್ಮನ್ ಅವರು ಲೇಸರ್ ಕಿರಣದ ಗುಣಮಟ್ಟದ ಅಂಶಕ್ಕಾಗಿ ಔಪಚಾರಿಕತೆಯನ್ನು ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದ ಮೊದಲಿಗರಾಗಿದ್ದರು, ಇದನ್ನು ತರಂಗಾಂತರದಿಂದ ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿ ಅಳೆಯಬಹುದು ಮತ್ತು ವಿವಿಧ ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಹೋಲಿಸಲು ಬಳಸಬಹುದು. ಈ ಅಂಶವನ್ನು ಕಿರಣ ಪ್ರಸರಣ ಅನುಪಾತ (ಎಂ2) ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇದು ಕಿರಣದ ನಿಯತಾಂಕ ಉತ್ಪನ್ನದೊಂದಿಗೆ ನಿಕಟ ಸಂಬಂಧ ಹೊಂದಿದೆ. M2 ಅಂಶವು ಕಿರಣದ ಪ್ರಾದೇಶಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಬಗ್ಗೆ ವಿವರಗಳನ್ನು ನೀಡದಿದ್ದರೂ, ಇದು ಮೂಲಭೂತ-ವಿಧಾನದ ಗಾಸಿಯನ್ ಕಿರಣಕ್ಕೆ ಎಷ್ಟು ಹತ್ತಿರದಲ್ಲಿದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಇದು ಕಿರಣದ ಚಿಕ್ಕ ಸ್ಪಾಟ್ ಗಾತ್ರವನ್ನು ಮತ್ತು ಕಿರಣದ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಸಹ ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತದೆ. M2 ಕಿರಣದ ವಿರೂಪಗಳ ಸೂಚನೆಯನ್ನು ಸಹ ನೀಡಬಹುದು, ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಲೇಸರ್ ಗೇನ್ ಮಾಧ್ಯಮದಲ್ಲಿ ಪವರ್-ಇಂಡ್ಯೂಸ್ಡ್ ಥರ್ಮಲ್ ಲೆನ್ಸಿಂಗ್, ಏಕೆಂದರೆ ಅದು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಸರಳ ಗುಣಮಟ್ಟದ ಮೆಟ್ರಿಕ್ ಆಗಿ ಎಂ2 ನಿಯತಾಂಕಕ್ಕೆ ಕೆಲವು ಮಿತಿಗಳಿವೆ. ಇದನ್ನು ನಿಖರವಾಗಿ ಅಳೆಯುವುದು ಕಷ್ಟವಾಗಬಹುದು ಮತ್ತು ಹಿನ್ನೆಲೆ ಶಬ್ದದಂತಹ ಅಂಶಗಳು ಎಂ2ನಲ್ಲಿ ದೊಡ್ಡ ದೋಷಗಳನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡಬಹುದು. ವಿತರಣೆಯ "ಬಾಲಗಳಲ್ಲಿ" ಚೆನ್ನಾಗಿ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಕಿರಣಗಳು ಒಬ್ಬರು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಿದ್ದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ದೊಡ್ಡ M2 ಅನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಸಿದ್ಧಾಂತದಲ್ಲಿ, ಆದರ್ಶೀಕರಿಸಿದ ಟೋಫ್ಯಾಟ್ ಲೇಸರ್ ಕಿರಣವು ಅನಂತ M2 ಅನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ, ಆದಾಗ್ಯೂ ಇದು ಯಾವುದೇ ಭೌತಿಕವಾಗಿ ಗ್ರಹಿಸಬಹುದಾದ ಟೋಫ್ಯಾಟ್ ಕಿರಣದ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ ನಿಜವಲ್ಲ. ಶುದ್ಧ ಬೆಸೆಲ್ ಕಿರಣಕ್ಕೆ, M2 ಅನ್ನು ಸಹ ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ. "ಗುಣಮಟ್ಟ" ದ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನವು ಅನ್ವಯದ ಮೇಲೆ ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಉತ್ತಮ-ಗುಣಮಟ್ಟದ ಏಕ-ಮೋಡ್ ಗಾಸಿಯನ್ ಕಿರಣವು (ಏಕತೆಗೆ ಹತ್ತಿರವಿರುವ M2) ಅನೇಕ ಅನ್ವಯಗಳಿಗೆ ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿದ್ದರೂ, ಇತರ ಅನ್ವಯಗಳಿಗೆ ಏಕರೂಪದ ಮಲ್ಟಿಮೋಡ್ ಟೋಫ್ಯಾಟ್ ಕಿರಣದ ತೀವ್ರತೆಯ ವಿತರಣೆಯ ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಒಂದು ಉದಾಹರಣೆಯೆಂದರೆ ಲೇಸರ್ ಶಸ್ತ್ರಚಿಕಿತ್ಸೆ. ಪವರ್-ಇನ್-ದಿ-ಬಕೆಟ್ ಮತ್ತು ಸ್ಟ್ರೆಲ್ ಅನುಪಾತಗಳು ಕಿರಣದ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸುವ ಇತರ ಎರಡು ಪ್ರಯತ್ನಗಳಾಗಿವೆ. ಈ ಎರಡೂ ವಿಧಾನಗಳು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಪ್ರದೇಶಕ್ಕೆ ಎಷ್ಟು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ತಲುಪಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಅಳೆಯಲು ಲೇಸರ್ ಕಿರಣದ ಪ್ರೊಫೈಲರ್ ಅನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ. ಎಂ2, ಪವರ್-ಇನ್-ದಿ-ಬಕೆಟ್ ಮತ್ತು ಸ್ಟ್ರೆಲ್ ಅನುಪಾತದ ನಡುವೆ ಯಾವುದೇ ಸರಳ ಪರಿವರ್ತನೆ ಇಲ್ಲ. M2 ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಗಳು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದ ಮೂಲಕ ಹರಡುವ ಶುದ್ಧ ಗಾಸಿಯನ್ TEM00 ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸದ ಕಿರಣದ ವಿಚಲನದ ಸಮೀಕರಣವನ್ನು, (1) ಇಲ್ಲಿ D00 ಎಂಬುದು ಕಿರಣದ ಸೊಂಟದ ವ್ಯಾಸವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು λ ಎಂಬುದು ತರಂಗಾಂತರವಾಗಿದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಮೋಡ್ ಕಿರಣಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ದೊಡ್ಡ ಕಿರಣದ ಸೊಂಟದಿಂದ ಪ್ರಾರಂಭವಾಗುತ್ತವೆ, D0, ಮತ್ತು/ಅಥವಾ ವೇಗವಾಗಿ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ಸಮೀಕರಣವು (1) ಆಗುತ್ತದೆ, (2) ಅಲ್ಲಿ θ0 ಮತ್ತು D0 ಹೆಚ್ಚಿನ ಮೋಡ್ ಕಿರಣದ ವಿಚಲನ ಮತ್ತು ಸೊಂಟ ಮತ್ತು M2 1 ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇದನ್ನು ISO 11146 ಮಾನದಂಡದ ಪ್ರಕಾರ "ಕಿರಣ ಪ್ರಸರಣ ಅನುಪಾತ" ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಗಾಸಿಯನ್ ಲೇಸರ್ ಕಿರಣವನ್ನು ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸಿದಾಗ, ಕೇಂದ್ರೀಕೃತ ಸ್ಪಾಟ್ ವ್ಯಾಸವನ್ನು ಹೀಗೆ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, (3) ಅಲ್ಲಿ d00 ಆದರ್ಶ ಕೇಂದ್ರೀಕೃತ ಸ್ಪಾಟ್ ವ್ಯಾಸವಾಗಿದೆ, f ಫೋಕಸಿಂಗ್ ಮಸೂರದ ಫೋಕಲ್ ಉದ್ದವಾಗಿದೆ, ಮತ್ತು D00 ಇನ್ಪುಟ್ ಕಿರಣದ ಸೊಂಟವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ಮಸೂರದಿಂದ ಒಂದು ಫೋಕಲ್ ಉದ್ದವನ್ನು ಇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಮಲ್ಟಿಮೋಡ್ ಕಿರಣವು ಕೇಂದ್ರೀಕೃತವಾದಾಗ, ಸಮೀಕರಣ (3) ಆಗುತ್ತದೆ. (4) M2 ಮಾಪನವನ್ನು ಒಂದೇ ಕಿರಣದ ಪ್ರೊಫೈಲ್ ಮಾಪನದಿಂದ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಕೆಳಗಿನ ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ಅಳತೆಗಳ ಸರಣಿಯಿಂದ ಎಂ2 ಅನ್ನು ಲೆಕ್ಕ ಹಾಕಬೇಕು ಎಂದು ಐಎಸ್ಒ/ಡಿಐಎಸ್ 11146 ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸುತ್ತದೆ. ತಿಳಿದಿರುವ ಫೋಕಲ್ ಉದ್ದದ ಸ್ಥಿರ ಸ್ಥಾನ ಮಸೂರದೊಂದಿಗೆ ಕಿರಣವನ್ನು ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಮತ್ತು ನಂತರ ಕಿರಣದ ಸೊಂಟ ಮತ್ತು ವ್ಯತ್ಯಾಸದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಅಳೆಯುವ ಮೂಲಕ M2 ಅನ್ನು ನೈಜ ಕಿರಣಗಳ ಮೇಲೆ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಅಳತೆಗಳನ್ನು ಲೇಸರ್ ಬೀಮ್ ಪ್ರೊಫೈಲರ್ನೊಂದಿಗೆ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಬಹುದು. ಬಹು ಅಳತೆಗಳು ಕನಿಷ್ಠ ಕಿರಣದ ವ್ಯಾಸವನ್ನು ಕಂಡುಕೊಳ್ಳುವುದನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಮಾಪನ ದೋಷವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರದ ನಿಖರತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವ "ಕರ್ವ್ ಫಿಟ್" ಅನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತವೆ. ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ಬೀಮ್ ಗುಣಮಟ್ಟ