Co je průměr paprsku?

Průměr paprsku je měření velikosti paprsku světla nebo jiného elektromagnetického záření, jako je laser. Je to průměr na libovolné přímce, který je kolmý na a protíná osu paprsku a je dvojnásobkem délky poloměru paprsku. Pro kruhový paprsek je jeho délka definována jako délka segmentu čáry, který prochází středem paprsku a má své koncové body na protilehlých okrajích paprsku. Pokud je paprsek eliptický, jeho průměr lze určit jako délku hlavní nebo vedlejší osy elipsy. Pokud paprsek nemá kruhovou symetrii, je místo toho často označována šířka paprsku.

Většina elektromagnetických paprsků nemá ostře definované hrany, jak to dělají pevné předměty, a divergence paprsků znamená, že jejich šířka není po celé délce paprsku konstantní. Existuje tedy řada způsobů, jak definovat průměr paprsku. Měření průměru paprsku se provádí pomocí zařízení zvaného profiler laserového paprsku. Bod na paprsku, kde je průměr paprsku nejužší, se nazývá pas paprsku.

Průměr paprsku je důležitým atributem laserů. Paprsky s větším průměrem trpí menší divergencí paprsku, což je měření toho, jak rychle se světlo paprsku šíří z pasu paprsku. Paprsky s nízkou divergencí tak mají vyšší kvalitu paprsku, měření toho, jak pevně zaostřeno laserový paprsek zůstává, když se pohybuje. Optická intenzita paprsku je množství optické energie, kterou paprsek dodává na jednotku plochy v cíli, takže laser s nízkou divergencí paprsku bude mít větší optickou intenzitu než paprsek se stejnou optickou energií, ale s vyšší divergencí paprsku. To je důležité pro mnoho laserových aplikací, jako je řezání, vrtání a dálkové svařování v průmyslu a laserová mikroskopie v biologické vědě.

Dochází ke kompromisu mezi kvalitou laserového paprsku a velikostí laseru, protože laser s menším objektivem má menší průměr paprsku a bude trpět větší divergencí paprsku, přičemž všechny ostatní věci budou stejné. Zmenšení laseru, což je často žádoucí z důvodů pohodlí a ceny, při zachování vysoké kvality paprsku vyžaduje vylepšení v jiných částech konstrukce. Toho lze dosáhnout použitím kvalitních optických komponent, optimalizovaného designu a vyrovnání rezonátorů a použití laserového média pro získání, které je méně náchylné ke zkreslení tepelných efektů, jako je tepelné čočky.