ガウスビームとは、横方向の電場分布と強度分布がガウス関数で記述される電磁波ビームのことです。これは、基本横モード（TEM00）で動作するレーザーにおいて最も一般的な出力プロファイルです。このプロファイルにより、ビームは長距離にわたって高い集束性を維持でき、高ビーム品質を実現する理想的なケースとなります。
ガウスビーム
1960
（画像はイメージです）
The Gaussian beam is a solution to the paraxial Helmholtz equation, which is an approximation of Maxwell’s equations for beams that do not diverge rapidly. The intensity [latex]I(r, z)[/latex] of a Gaussian beam as a function of radial distance [latex]r[/latex] from the center of the beam and axial distance [latex]z[/latex] from its narrowest point (the ‘beam waist’) is given by [latex]I(r, z) = I_0 \left(\frac{w_0}{w(z)}\right)^2 \exp\left(\frac{-2r^2}{w(z)^2}\right)[/latex]. Here, [latex]I_0[/latex] is the peak intensity at the beam waist, [latex]w_0[/latex] is the beam waist radius (where the intensity drops to [latex]1/e^2[/latex] of its axial value), and [latex]w(z)[/latex] is the beam radius at distance [latex]z[/latex].
Key parameters describing a Gaussian beam include the beam waist ([latex]w_0[/latex]), the Rayleigh range ([latex]z_R[/latex]), which is the distance over which the beam remains relatively collimated, and the beam divergence angle ([latex]\theta[/latex]), which describes how fast the beam spreads out in the far field. These parameters are all interrelated. A smaller beam waist results in a larger divergence angle, a consequence of diffraction. The quality of a real laser beam is often described by the M-squared ([latex]M^2[/latex]) factor, which compares its beam parameter product (waist radius times far-field divergence) to that of an ideal Gaussian beam, for which [latex]M^2=1[/latex]. The Gaussian profile is desirable because it can be focused to the smallest possible spot size for a given wavelength, maximizing intensity.
UNESCO Nomenclature: 2210
光学
タイプ
抽象システム
混乱
基礎
使用法
広く普及している
前駆物質
- マクスウェルの電磁気学方程式
- ホイヘンス・フレネルの回折原理
- 基本モードを自然にサポートするレーザー共振器の開発
アプリケーション
- レーザー切断と溶接
- fiber optic coupling
- レーザーポインター
- バーコードスキャナー
- 光トラッピング（「光ピンセット」）
- レーザー通信システム
特許:
NA
潜在的なイノベーションのアイデア
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歴史的背景
ガウスビーム
（日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。）
