Ophir Photonics Blog
TOP
jp

レーザービームサイズの計算方法

ガウスビームには、シンプルな型にはまったビーム幅はありません。

「ガウス」の数学になじみがないと、なぜだろうと思うかもしれません。 以下の理由になります。

Beam profile from BeamGage

上の画像(BeamGageより)は、空間内の出力の二次元表示です。色は強度を示しています。
では、どこに線を引くべきでしょうか?ビームサイズとは何でしょうか?青色が終わるところ?それとも、紫でしょうか?
ガウスビームは、釣り鐘型の強度曲線になります。つまり、ビーム幅は、単純にビームの端から端とは言えないのです。ガウスビームは終わらないのですから。実際には、特定のポイントまでいくと、想定されるレーザー出力が周囲のノイズに紛れてしまうほど低くなります。しかしそれは、ビーム幅をどこで測定すればいいかという質問の答えにはなりません。

ガウスビームのビーム幅を定義する方法がいくつかあり、その一部は以下のものです。ガウスビーム直径

Gaussian Beam Diameter (1/e2, FWHM)

1/e2

これが、研究者のグループではおそらく最もよく使われています。1/e2を使う方法では、ビーム幅を、強度がピーク値の1/e2になる二点間で測定します。明確な定義ですが、1/e2の幅にはレーザー出力のおよそ86%しか含まれません。

(当社の新しい「開口部からの出力」計算機を使うと、レーザーのどれだけが対象領域を通過するかを、簡単に確認することができます。例えば、ビーム幅8mmで開口部10mmを選択します。10>8ですので、常識的には100%通過するはずですが、先程説明したように、8mmの直径には、ビームの86%しか含まれていません。では、どれだけのレーザーが10mmを通過するでしょうか?答えは、計算機をチェックしてください。)

FWHM

産業分野で最もよく使用され、理解するのに最も簡単な方法です。全幅、最大半量。つまり、強度がピークの半分になる2点間で直径を測定します。(全幅は、半径となる半幅ではなく、ビーム径を指します。)

D4σ

D4σは、4σ値の間の距離を指します。つまり、標準偏差の4倍です。これは、最も精度が良いISO規格の方法です。ただし、UltraCalのように、適切な背景差分を行わないと、分布の裾の部分が過剰に重み付けされる可能性があります。

… And more!

ここでお話しした内容は、まだまだ表面的なことに過ぎません。 ナイフエッジやその他のビーム幅を測定する方法については説明しませんでした。

Ophir-Spiriconのエンジニアリング部長グレッグ・スロボダン(退職)が、これらのビーム幅計算方法と、ビーム幅測定方法について記述しています。

Which Camera Technologies Work Best for Beam Profiling Applications, Part 2: Baseline Methods and Mode Effects

«

»

what do you think?

メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です

Stay Updated

JOIN US TODAY!
Receive the latest posts via email

JOIN US TODAY!
Receive the latest posts via email