Strahldivergenz und Durchmesser

Berechnen Sie die Divergenz (Halbwinkel) und den Durchmesser Ihres Laserstrahls ganz einfach mit diesem Online-Rechner.

Ich möchte Folgendes berechnen

Typ

Parameter

Ergebniss

Strahldivergenz (Halbwinkel)

-

Strahldurchmesser

-

WIE FUNKTIONIERT DER RECHNER FÜR DIVERGENZ UND DURCHMESSER DES LASERSTRAHLS?

In der Optik bezieht sich die Laserstrahldivergenz darauf, wie stark sich ein Strahl über eine Entfernung ausbreitet. Stellen Sie sich einen Kegel vor, dessen Spitze der theoretische Ursprung des Laserstrahls ist (wo der Strahldurchmesser punktförmig wäre). Wenn Sie den Winkel zwischen zwei Vektoren messen, einer von der Kegelspitze zum Mittelpunkt der Basis und der zweite von der Kegelspitze zur Seite der Basis, ist der resultierende Winkel das, was man als Divergenz-Halbwinkel bezeichnet. Offensichtlich wäre der volle Winkel das Doppelte davon. Wenn man dann drei von vier Parametern kennt – Anfangsdurchmesser, Enddurchmesser, Abstand zwischen den Durchmessern und Divergenzwinkel – hat man alle notwendigen Informationen, um den vierten Parameter zu berechnen. Wenn man das Bild richtig versteht, wird man auch erkennen, dass der Anfangsdurchmesser tatsächlich jeder Durchmesser entlang der Z-Achse sein kann und nicht derjenige am Ausgang des Lasers sein muss.

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FORMELN FÜR LASERSTRAHLDURCHMESSER UND DIVERGENZ

Wie bei all unseren Laser-Rechnern gehen wir davon aus, dass der Strahl die Form eines perfekten TEM₀₀ Gauß-Strahls hat und die Divergenz konstant ist. Dies impliziert auch, dass wir annehmen, dass sich beide Durchmesser innerhalb desselben homogenen, kontinuierlichen und isotropen Mediums befinden. Andernfalls wäre die Divergenz eine Funktion des Raums und somit nicht konstant. Mit diesen Gleichungen lassen sich die Laserstrahl-Durchmesser und die Divergenz (Halbwinkel) berechnen.
Ref.: Saleh, B. E. A., & Teich, M. C. (2007). Fundamentals of Photonics (2nd ed.). 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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