1mWのHe-Neレーザが,波長λ=633nmとスポットサイズ2W0 = 0.1mmのガウスビームを作っている。

(a)ビームの角度発散と焦点深度,およびz=3.5×105 km(ほぼ月までの距離)でのビーム直径を求めよ

(b)z=0,z=z0,z=2z0における波面の曲率半径はいくらか

(c)ビーム中心(z=0,ρ=0)とz=z0の軸上の点での光強度(単位W/cm2)はいくらか。これを,z=0に位置する小さくて等方的な光放射源によって生成される100Wの球面波のz=z0における強度と比較せよ。


(a)

角度発散θ0

焦点深度2z0

ビーム直径2W(z)

これはθ0とzとの積に相当
(b)
曲率半径R

z=0のとき
R=∞
z=z0のとき
R=2z0
z=2z0のとき
R=1.25z0

(c)
パワーP

パワーはピーク強度にビーム面積を掛けたものの半分。

ビーム軸上(ρ=0)において,強度は


z=0では,
I(0,0)=I0
z=z0では,
I(0,z0)=0.5I0

z=z0における球面波の強度は,