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Feixe Gaussiano

1960
Máquina de corte a laser que utiliza um feixe gaussiano em um laboratório de óptica.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

Um feixe gaussiano é um feixe de radiação eletromagnética cuja distribuição transversal de campo elétrico e intensidade é descrita por funções gaussianas. É o perfil de saída mais comum de lasers que operam no modo transversal fundamental (TEM00). Esse perfil permite que o feixe permaneça bem focalizado por longas distâncias e representa o caso ideal para alta qualidade do feixe.

O feixe gaussiano é uma solução para a equação paraxial de Helmholtz, que é uma aproximação das equações de Maxwell para feixes que não divergem rapidamente.

Os principais parâmetros que descrevem um feixe gaussiano incluem a cintura do feixe (w₀), o Rayleigh O raio de curvatura ([latex]z_R[/latex]), que é a distância ao longo da qual o feixe permanece relativamente colimado, e o ângulo de divergência do feixe ([latex]theta[/latex]), que descreve a rapidez com que o feixe se espalha no campo distante. Esses parâmetros estão todos inter-relacionados. Um raio de curvatura menor resulta em um ângulo de divergência maior, uma consequência da difração. A qualidade de um feixe de laser real é frequentemente descrita pelo fator M² ([latex]M^2[/latex]), que compara o produto de seus parâmetros (raio de curvatura vezes divergência no campo distante) com o de um feixe gaussiano ideal, para o qual [latex]M^2=1[/latex]. O perfil gaussiano é desejável porque pode ser focalizado no menor tamanho de ponto possível para um determinado comprimento de onda, maximizando a intensidade.

UNESCO Nomenclature: 2210
Óptica

Tipo

Sistema abstrato

Interrupção

Fundamentais

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Equações de Maxwell do eletromagnetismo
  • Princípio de difração de Huygens-Fresnel
  • desenvolvimento de ressonadores laser que suportam naturalmente um modo fundamental

Aplicações

  • corte e soldagem a laser
  • fibra ótico acoplamento
  • ponteiros laser
  • leitores de código de barras
  • aprisionamento óptico ('pinças ópticas')
  • sistemas de comunicação a laser

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

  • Bessel beams for self-healing optical pathways in microscopy
  • Laguerre-Gaussian beams carrying orbital angular momentum for optical communication
  • airy beams that propagate along a curved trajectory
  • structured light for advanced optical manipulation and trapping
  • super-resolution microscopy techniques like sted that engineer beam shapes
  • femtosecond laser micromachining using non-diffracting beams
  • tractor beams using shaped optical fields
  • holographic optical tweezers for manipulating multiple particles simultaneously
  • adaptive optics systems that correct beam distortions in real-time
  • light-sheet fluorescence microscopy for gentle imaging of biological samples
Relacionado a: feixe gaussiano, perfil do feixe laser, EM00, cintura do feixe, alcance de Rayleigh, divergência do feixe, M², aproximação paraxial, difração, qualidade do feixe.

Contexto histórico

Feixe Gaussiano

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1960-05-16
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1964

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

10º ano aniversário

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