레이저 빔 스폿 크기 계산기
임의의 전파 거리에서 가우시안 레이저 빔의 직경, 발산각, 레일리 길이를 계산합니다.
레이저 빔 스폿 크기
빔 허리에서의 빔 정보와 빔 허리로부터의 거리를 입력하세요. 빔 품질 계수를 반영하여 계산합니다.
레이저 빔 스폿 크기 알아보기
레이저 빔은 전파되는 동안 완벽한 평행 상태를 유지하지 않습니다. 유한한 크기의 빔 허리에는 필연적으로 전파 각도의 분포가 있으므로 회절 한계 빔도 넓어집니다. 이 계산기는 표준 가우시안 빔 방정식으로 이러한 확장을 모델링합니다. 빔 허리의 직경을 반경으로 환산한 뒤 파장, 전파 거리, 빔 품질 계수를 함께 사용하여 관측면의 스폿 직경을 구합니다.
레일리 길이는 빔 반경이 허리에서의 값에서 그 값의 루트 이 배로 커질 때까지의 거리입니다. 이상적인 가우시안 빔에서는 원주율에 빔 허리 반경의 제곱을 곱하고 파장으로 나눈 값입니다. 실제 빔은 M² 품질 계수로 나타내므로 유효 레일리 길이는 이상적인 값을 이 계수로 나눈 만큼 짧아집니다. 완벽한 TEM00 빔은 M²가 1이며, 추가 모드나 수차가 있거나 공간 품질이 불완전한 빔은 1보다 큽니다.
표시되는 발산각은 원거리장 반각 발산각입니다. M²에 파장을 곱한 뒤 원주율과 빔 허리 반경의 곱으로 나눈 값입니다. 전체 각도는 이 값의 두 배입니다. 스폿 결과는 레이저 공학에서 흔히 사용하는 1/e² 강도 직경입니다. 사양서에는 반경, 반치전폭 또는 다른 임계값이 표시되기도 하므로 서로 다른 출처의 값을 비교하기 전에 직경의 정의를 확인하세요.
측정 위치를 일관되게 사용하세요. 초기 직경은 빔 허리에서 측정해야 하며, 거리도 레이저 하우징이나 렌즈가 아니라 빔 허리에서부터 측정해야 합니다. 렌즈가 새로운 초점을 만들면 집속된 빔 허리가 렌즈 이후 전파의 시작점이 됩니다. 근축 가우시안 모델은 발산각이 크지 않고 하나의 M² 값으로 표현할 수 있는 빔에 가장 적합합니다.
이 계산기는 광학 정렬, 검출기 크기 선정, 자유 공간 통신, 레이저 안전 계획, 가공, 영상화, 실험실 배치에 유용합니다. 직경, 발산각, 레일리 길이를 함께 제공하여 특정 위치의 빔 크기와 장거리 전파 특성을 모두 이해할 수 있습니다. 안전이 중요한 작업에서는 측정 불확도, 개구에 의한 잘림, 대기 영향, 제조사 허용 오차를 최종 설계에 반영하세요.
레이저 빔 스폿 크기 예시
다음 예시는 가우시안 빔의 1/e² 직경 정의를 사용합니다.
| 빔 매개변수 | 계산된 스폿 | 해석 |
|---|---|---|
| 1 mm, 500 nm, 1 m, M² 1 | 1.0498 mm | 관측점이 레일리 길이 이내에 있어 빔이 조금만 넓어집니다. |
| 2 mm, 532 nm, 10 m, M² 1 | 3.8954 mm | 빔이 레일리 길이인 5.9052 m를 넘어 전파되었습니다. |
| 1 mm, 1064 nm, 5 m, M² 1.5 | 10.21 mm | 파장이 길고 빔 품질이 낮을수록 더 빠르게 넓어집니다. |
레이저 빔 스폿 크기 계산 방법
- 빔 허리에서 측정한 1/e² 빔 직경을 밀리미터로 입력하세요.
- 레이저 파장은 나노미터로, 빔 허리로부터의 전파 거리는 미터로 입력하세요.
- 이상적인 가우시안 빔은 M²를 1로 설정하거나 측정한 빔 품질 계수를 입력하세요.
- 빔 크기 계산을 선택하여 스폿 직경, 반각 발산각, 레일리 길이를 확인하세요.
레이저 빔 스폿 크기 자주 묻는 질문
레이저 스폿 크기란 무엇인가요?
스폿 크기는 특정 평면에서 레이저 빔의 횡방향 폭을 뜻합니다. 이 계산기는 가우시안 빔 반경의 두 배인 전체 1/e² 강도 직경을 표시합니다.
레이저 빔은 왜 거리가 멀어질수록 넓어지나요?
회절 때문에 모든 유한한 빔에는 피할 수 없는 각도 퍼짐이 생깁니다. 레일리 길이를 지나면 반경이 전파 거리에 거의 비례하여 증가합니다.
M² 빔 품질 계수란 무엇인가요?
M²는 실제 빔을 이상적인 회절 한계 가우시안 빔과 비교합니다. 빔 허리가 같을 때 M²가 클수록 발산각이 크고 유효 레일리 길이가 짧습니다.
발산각은 전각인가요, 반각인가요?
계산기는 원거리장 반각 발산각을 밀리라디안으로 표시합니다. 사양에서 전체 발산각을 요구하면 이 값을 두 배로 하세요.
레이저 출구에서 측정한 직경을 사용해도 되나요?
출구가 사실상 빔 허리인 경우에만 가능합니다. 그렇지 않으면 빔 허리를 찾거나 추정하고 해당 평면에서 거리를 측정해야 물리적으로 일관된 결과를 얻을 수 있습니다.