Qual è il diametro del fascio?
Il diametro del raggio è una misura della dimensione di un raggio di luce o di altre radiazioni elettromagnetiche, come un laser. È il diametro su qualsiasi linea che è perpendicolare e interseca l'asse del raggio ed è il doppio della lunghezza del raggio del raggio. Per una trave circolare, la sua lunghezza è definita come la lunghezza di un segmento di linea che attraversa il centro della trave e ha i suoi punti finali sui bordi opposti della trave. Se la trave è ellittica, il suo diametro può essere specificato come la lunghezza dell'asse maggiore o minore dell'ellisse. Se la trave non ha simmetria circolare, viene spesso indicata la larghezza della trave.
La maggior parte dei raggi elettromagnetici non ha bordi nettamente definiti, come fanno gli oggetti solidi, e la divergenza dei raggi significa che la loro larghezza non è costante lungo l'intera lunghezza del raggio. Pertanto, esistono diversi modi per definire il diametro del raggio. La misurazione del diametro del raggio viene eseguita con un dispositivo chiamato profilatore del raggio laser. Il punto sulla trave in cui il diametro della trave è più stretto è chiamato la vita della trave.
Il diametro del fascio è un attributo importante dei laser. I raggi con un diametro maggiore subiscono una minore divergenza dei raggi, che è una misura di quanto rapidamente la luce del raggio si diffonde dalla vita del raggio. I raggi con bassa divergenza hanno quindi una qualità del raggio più elevata, una misura di quanto un raggio laser rimanga ben focalizzato mentre viaggia. L'intensità ottica di un raggio è la quantità di potenza ottica erogata dal raggio per unità di area sul bersaglio, quindi un laser con bassa divergenza del raggio avrà una maggiore intensità ottica rispetto a un raggio con la stessa potenza ottica ma una divergenza del raggio maggiore. Ciò è importante per molte applicazioni laser, come il taglio, la perforazione e la saldatura remota nell'industria e la microscopia laser nelle scienze biologiche.
Esiste un compromesso tra la qualità del raggio laser e le dimensioni del laser, poiché un laser con una lente più piccola ha un diametro del fascio più piccolo e subirà una maggiore divergenza del raggio, a parità di altre condizioni. Ridurre un laser più piccolo, il che è spesso desiderabile per motivi di convenienza e costi, pur mantenendo un'alta qualità del raggio richiede miglioramenti in altre parti del design. Ciò può essere fatto utilizzando componenti ottici di qualità superiore, progettazione e allineamento del risonatore ottimizzati e l'uso di supporti di guadagno laser che sono meno inclini a distorcere gli effetti termici come la lente termica.