スポットのサイズとビームウエスト

まず、収束レンズを通過するガウシアンレーザービームを考慮します。ビームは収束し始め、最終的に最大濃度のポイントに到達します。この時点で、ビーム径は最小になります。この直径を「スポットサイズ」と呼びます (「ビームウエスト」も同じ概念ですが、一般的には半径を指します)。腰を過ぎると、ビームは再び発散し始め、さらに進むにつれて幅が広がります。Z軸上の腰の位置は、特に焦点距離に依存します。本質的に、焦点距離は、レンズが光を収束または発散させる強さを示す値です。したがって、レンズが収束するほど、焦点距離は短くなり、ウエストはレンズに近づきます。したがって、ビームウエストからの距離が分かれば、ビームのサイズを決定することができます。また、被写界深度と呼ばれるものは、ビームウエストを中心とした特定の距離であり、ビームの直径はスポットサイズに比べてかなり小さくなります。また、レイリー距離の2倍です。レイリー長は、ビーム半径がウエストの半径の√2倍以下になる距離として定義されます。そのため、焦点距離が入射ビームサイズに比べて小さい場合、被写界深度は小さくなる傾向があり、逆もまた同様です。最後に、M²は品質係数に対応します。基本的には、完全に成形された理論上のTEM₀₀ガウシアンビームと比較した場合に、ビームがどの程度良好に動作するかを測定したものです。「1」の値は完全であると見なされ、その値から離れているほど、完全ではありません。