什么是激光?
激光是受激辐射光放大的首字母缩写词。它是一种通过受激发射过程发射电磁辐射的机制。激光器是第一个能够自行放大光波的设备。发射的激光是空间相干的、窄的低发散光束。当一束光的波(或光子)具有相同的频率、相位和方向时，它被称为相干的。有发射广谱光或同时发射不同波长光的激光器。
根据激光物理与技术百科全书，激光束的光束发散度是衡量光束从束腰扩展的速度有多快的量度。具有窄光束发散角的激光束被大量用于制造激光指示器设备。一般来说，激光器通常发射具有高斯分布的光束。高斯光束是一种电磁辐射光束，其横向电场和强度(辐照度)分布由高斯函数描述。
对于高斯光束，复电场的振幅由下式给出
r - 距梁中心轴的径向距离
z - 梁最窄点的轴向距离
i - 虚数单位(其中 i 2 = − 1)
k - 波数(每米弧度)。
w (z) - 场振幅下降到 其轴向值的 1/ e和场强下降到 1/ e 2时的半径。
w (0) -腰围尺寸。
0 = | E ( 0,0) |
R (z) -光束波前的曲率半径
ζ ( z ) - Gouy 相移。它是对符合高斯分布的光束中看到的相位 e 的额外贡献。
相应的时间平均强度(或辐照度)分布为
其中I 0 = I (0,0)是束腰中心的强度。该常数n定义为光束传播所通过的介质的特性阻抗。
对于真空
光束参数
光束参数控制高斯光束的行为和几何形状。重要的光束参数如下所述。
光束发散
激光发出的光被限制在一个相当窄的圆锥内。但是，当光束向外传播时，它会慢慢发散或呈扇形散开。对于电磁光束，光束发散角是光束出射时半径或直径随距光学孔径的距离而增加的角度测量值。
如果已知两个不同距离处的光束直径 d 1 和 d 2 ，则可以计算激光束的发散度。设 z 1和 z 2 是沿激光轴从激光末端到点“1”和“2”的距离。
通常，发散角被取为光束的全张角。然后，
发散角的一半可以计算为
其中 w 1和 w 2是光束在 z 1和 z 2处的半径。
与所有电磁波束一样，激光也会发散，以毫弧度 (mrad) 或度为单位测量。对于许多应用，较低发散的光束是更可取的。
光斑尺寸
光斑大小只不过是光束本身的半径。光束的辐照度在边缘处逐渐减小。
辐照度(强度)等于最大辐照度的1/e 2 (1/e 2 = 0.135)的光束中心的距离 定义为光束直径。光束的光斑尺寸 ( w ) 定义为从最大辐照度中心点到 1/e 2 点的径向距离(半径)。
当径向光束发散度接近最小可能值时，高斯激光束被称为衍射极限，该值由下式给出
其中 λ是给定激光的波长， w 0 是光束最窄点处的半径，称为束腰。
