【基本】レーザースポット

レーザースポットの強度は一様ではなく、場所により異なった分布をしています。具体的には、次に示すように半径に対して対称なガウス分布をしています。

\(I(r)=I_0 exp(- \frac{2r^2}{\omega ^2})\)

この様子のイメージ図は下の通りです。上が3次元表示、下が平面内の等高線表示となります。中心部は強度が強く周辺に行くに従い指数関数的に強度が弱くなっています。

このようにレーザー強度がガウス分布をしているため、除去加工ではテーパーがつくことになります。しかし、光学系を工夫することでこのテーパーを制御する試みもあります。

この図は、julia言語にて作成しました。このコードは下記の通りです。

using PyPlot
using Distributions
using LinearAlgebra
using3D() 

n = 100
x = range(-3,stop=3,length=n)
y = range(-3,stop=3,length=n)

xgrid = repeat(x',n,1)
ygrid = repeat(y,1,n)

z = zeros(n,n)

for i in 1:n
    for j in 1:n
        z[i:i,j:j] .= pdf(MvNormal(Matrix(1.0I,2,2)),[x[i];y[j]])
    end
end

fig = figure("pyplot_surfaceplot",figsize=(10,10))
ax = fig.add_subplot(2,1,1,projection="3d")
plot_surface(xgrid, ygrid, z, rstride=2,edgecolors="k", cstride=2, cmap=ColorMap("gray"), alpha=0.8, linewidth=0.25)
xlabel("X")
ylabel("Y")
PyPlot.title("Intensity distribution")

subplot(212)
ax = fig.add_subplot(2,1,2)
cp = contour(xgrid, ygrid, z, colors="black", linewidth=2.0)
ax.clabel(cp, inline=1, fontsize=10)
xlabel("X")
ylabel("Y")
PyPlot.title("Contour Plot")
tight_layout()

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