雷射光斑尺寸計算器

雷射光束傳播時並不會始終保持完全平行。即使是繞射極限光束也會擴展，因為有限尺寸的束腰必然包含一定範圍的傳播角度。本計算器使用標準高斯光束方程式模擬這種擴展。它從束腰處的光束直徑出發，將其換算為束腰半徑，再結合波長、傳播距離與光束品質因子，求出觀察平面處的光斑直徑。 瑞利長度是光束半徑從束腰值增大到該值乘以二的平方根時所傳播的距離。對理想高斯光束而言，它等於圓周率乘以束腰半徑平方，再除以波長。實際光束以 M² 品質因子表示，因此有效瑞利長度會縮短為理想值除以該因子。完美 TEM00 光束的 M² 等於 1；具有額外模態、像差或不理想空間品質的光束，其 M² 大於 1。 顯示的發散角為遠場半角發散角，等於 M² 乘以波長，再除以圓周率與束腰半徑的乘積。完整的角度範圍是該值的兩倍。光斑結果採用雷射工程常見的 1/e² 強度直徑定義。規格表有時列出半徑、半高全寬或其他閾值，因此比較不同來源的數值前，請先確認直徑定義。 請保持量測位置一致。初始直徑應在束腰處量測，距離也應從束腰起算，而非直接從雷射器外殼或透鏡起算。若透鏡產生新的焦點，聚焦後的束腰便是透鏡後傳播的起點。近軸高斯模型最適合發散角較小，且能以單一 M² 值描述的光束。 本雷射光斑尺寸計算器適用於光學對準、偵測器尺寸選擇、自由空間通訊、雷射安全規劃、加工、成像與實驗室配置。它同時提供直徑、發散角與瑞利長度，協助了解局部光束尺寸及長距離傳播特性。安全關鍵設計還應將量測不確定度、孔徑截斷、大氣影響及製造商公差納入最終方案。