光束发散和直径

使用此在线计算器轻松计算激光束的发散角(半角)和直径。

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光束发散(半角)

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光束直径

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激光束发散和直径计算器如何工作?

在光学中,激光束发散是指光束在一定距离内的扩散程度。想象一个圆锥体,其顶端是激光束的理论原点(激光束的直径在这里是精确的)。如果测量两个矢量之间的夹角,一个矢量从锥体顶端到底座中心,另一个矢量从锥体顶端到底座侧面,那么得到的夹角就是所谓的发散半角。显然,全角要比其多一倍。那么,只要知道初始直径、最终直径、直径之间的距离和发散角这四个参数中的三个,就能获得计算第四个参数所需的全部信息。此外,如果能清楚地理解这幅图,就会意识到初始直径实际上可以是沿 Z 轴的任何直径,不一定是激光出口处的直径。

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激光束直径和发散的公式

与我们所有的激光计算器一样,我们假定光束的形状是完美的 TEM₀₀ 高斯光束,并且发散是恒定的。这意味着我们还假设两个直径都在同一同质、连续和各向同性介质中。否则,发散将是空间的函数,因此不是恒定的。这些公式可用于计算激光束直径和发散(半角)。

参考文献:Saleh, B. E. A., & Teich, M. C. (2007).光子学基础(第 2 版)。Wiley-Interscience.

$$ \text{Divergence (half-angle)} = Arctan\left(\frac{\text{Second diameter}(m) - \text{First diameter}(m)}{2 \times \text{Distance between diameters}(m)}\right) $$

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$$ \text{Beam diameter}(m) = 2 \times \text{Distance}(m) \times Tan(\text{Divergence(half-angle)}) + \text{Initial diameter}(m) $$

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