Quel est le diamètre du faisceau?
Le diamètre de faisceau est une mesure de la taille d'un faisceau de lumière ou d'un autre rayonnement électromagnétique, tel qu'un laser. Il s'agit du diamètre de toute ligne perpendiculaire à l'axe du faisceau et intersectant celui-ci, qui est le double de la longueur du rayon du faisceau. Pour un faisceau circulaire, sa longueur est définie comme la longueur d'un segment de droite passant par le centre du faisceau et dont les extrémités se trouvent sur les bords opposés du faisceau. Si le faisceau est elliptique, son diamètre peut être défini comme la longueur du principal ou du petit axe de l’ellipse. Si le faisceau n'a pas de symétrie circulaire, il est souvent fait référence à la largeur du faisceau.
La plupart des faisceaux électromagnétiques n’ont pas d’arêtes nettement définies, contrairement aux objets solides, et leur divergence signifie que leur largeur n’est pas constante sur toute la longueur du faisceau. Ainsi, il existe plusieurs façons de définir le diamètre du faisceau. La mesure du diamètre du faisceau est effectuée avec un appareil appelé profileur de faisceau laser. Le point du faisceau où le diamètre du faisceau est le plus étroit est appelé la taille du faisceau.
Le diamètre du faisceau est un attribut important des lasers. Les faisceaux de plus grand diamètre subissent moins de divergence, ce qui permet de mesurer la rapidité avec laquelle la lumière du faisceau se diffuse à partir de la taille du faisceau. Les faisceaux à faible divergence ont donc une qualité de faisceau supérieure, ce qui permet de mesurer la concentration du faisceau laser lors de son déplacement. L'intensité optique d'un faisceau est la quantité de puissance optique qu'il délivre par unité de surface au niveau de la cible. Ainsi, un laser à faible divergence de faisceau aura une intensité optique supérieure à celle d'un faisceau de même puissance optique, mais avec une divergence de faisceau supérieure. Ceci est important pour de nombreuses applications laser, telles que le découpage, le forage et le soudage à distance dans l'industrie et la microscopie laser dans la science biologique.
Il existe un compromis entre la qualité du faisceau laser et la taille du laser, puisqu'un laser avec une lentille plus petite a un diamètre de faisceau plus petit et subira une divergence de faisceau plus grande, toutes choses étant égales par ailleurs. Rendre un laser plus petit, ce qui est souvent souhaitable pour des raisons de commodité et de coût, tout en maintenant une qualité de faisceau élevée, nécessite des améliorations dans d'autres parties de la conception. Pour ce faire, il est possible d’utiliser des composants optiques de meilleure qualité, d’optimiser la conception et l’alignement du résonateur et d’utiliser un support à gain laser moins sujet aux effets thermiques de distorsion, tels que la lentille thermique.