レーザスポット径の計算式

質問

質問ばかりで申し訳ないのですが，レーザビームのスポット径の計算式を知りたいと考えています．自分なりに調べた所，
　1)回折限界まで収差補正された集光レンズの場合
　2)ガウシアンビームを使った光学系の簡単な計算
のような上記の条件における計算式が個々に在ることが判りました．
しかし私が研究に用いている光学系のレンズは，1)を満たしているか判らず，またガウシアンビームかどうかも判りません．ビームはTEM00なのですが，これならガウシアンビームと考えていいのでしょうか？そのことも踏まえて，計算式について少しでもアドバイス頂けますよう何卒宜しくお願いいたします．

回答No.1

noname#11476 · ベストアンサー

使うレンズが回折限界まで収差補正されているかどうかは設計を見ないとわかりません。
収差補正されていないレンズの場合はもはや手計算では無理です。
専用のソフトを使うしかありません。（簡単にはＺＥＭＡＸなどのレンズ設計ソフトを使うか、ＧＬＡＤなどの物理計算ソフトを使うか）
ただひどい収差でなければそれほど気にしなくてもそこそこの値になる可能性はあります。

理想的なレンズであれば、ガウスビームの式で計算すればＯＫです。
これは光学のいろんな本に載っていますので、割愛いたします。

完全なＴＥＭ００であれば完全なガウスビームです。
どこまで完全なのかという指標としてＭ＾２値（＾はべき乗の記号）を使います。
レーザのメーカに問い合わせるか、あるいはカタログ値として表記してあることも多いです。

この数値を使っての計算方法は、ガウスビームの式を少し変形してＭを導入したものがありますのでそれを使います。
今手元に資料がないので参考文献をお示しできません。多分レーザの本に書いてある物があると思います。
Ｍ＾２＝１．１程度でしたら（Ｍ＾２＝１で完全ガウスビームです）、ガウスビームと見なしても特に問題はないと思います。

では。

お礼

自分の使用しているレンズが理想的かどうかは分かりませんが，ガウスビームの式で計算してみようと思います．
ほかにも細かい補足，有難う御座いました．