Techniklexikon

Gausssches Bündel

Optik, Bezeichnung für Strahlenbündel, die bevorzugt von Lasern emittiert werden. Sie zeichnen sich durch ihre Amplitudenabhängigkeit senkrecht zur Ausbreitungsrichtung aus, die durch die Feldverteilung der im optischen Resonator angeregten Transversalmoden bestimmt wird. Bedingt durch die meist zylindrische Form des aktiven Mediums weisen Gausssche Bündel vornehmlich Zylindersymmetrie auf (Abb.). Die Grundmoden TEM_00q eines konfokalen Laserresonators sind charakterisiert durch ein besonders einfaches Feld, und die transversale Feldverteilung E_00q entspricht einer Gauss-Funktion. Die Phasenflächen stellen genähert Kugelflächen mit dem Krümmungsradius R dar. Der Durchmesser 2w eines Gaussschen Bündels wird zwischen den Orten in einer Querschnittsfläche pw² gemessen, in der die Maximalintensität I₀ auf den Wert I₀ / e² gesunken ist, durch die also 86,5 % der Gesamtleistung fliessen. Diese engste Stelle, in welcher der Nullpunkt der Ausbreitungsachse z liegt, wird als Gausssche Bündeltaille mit dem Radius w₀ bezeichnet. In der Entfernung z von der Bündeltaille betragen der Radius

und der Krümmungsradius der Phasenflächen

 

mit l als Wellenlänge. Das Gausssche Bündel stellt ein einschaliges Rotationshyperboloid mit der y-Achse als Rotationsachse dar, welches sich im Fernfeld einem Kegel mit dem halben Öffnungswinkel Q = l / (pw₀) nähert (Divergenzwinkel).

Gausssches Bündel: Lage von Bündeltaille, Phasenflächen und Bündeldurchmesser w(z) (q: Öffnungswinkel).