Le diamètre du faisceau est une mesure de la taille d’un faisceau de lumière ou d’un autre rayonnement électromagnétique, tel qu’un laser. C’est le diamètre sur n’importe quelle ligne qui est perpendiculaire à l’axe du faisceau et qui l’intersecte, et est le double de la longueur du rayon du faisceau. Pour une poutre circulaire, sa longueur est définie comme la longueur d’un segment de ligne qui passe par le centre de la poutre et a ses extrémités sur les bords opposés de la poutre. Si le faisceau est elliptique, son diamètre peut être spécifié comme la longueur du grand ou du petit axe de l’ellipse. Si le faisceau n’a pas de symétrie circulaire, la largeur du faisceau est souvent mentionnée à la place.
La plupart des faisceaux électromagnétiques n’ont pas de bords bien définis, comme le font les objets solides, et la divergence du faisceau signifie que leur largeur n’est pas constante sur toute la longueur du faisceau. Ainsi, il existe plusieurs manières de définir le diamètre du faisceau. La mesure du diamètre du faisceau est effectuée avec un appareil appelé profileur de faisceau laser. Le point sur le faisceau où le diamètre du faisceau est le plus étroit est appelé la taille du faisceau.
Le diamètre du faisceau est un attribut important des lasers. Les faisceaux de plus grand diamètre subissent moins de divergence de faisceau, ce qui est une mesure de la rapidité avec laquelle la lumière du faisceau se propage à partir de la taille du faisceau. Les faisceaux à faible divergence ont donc une qualité de faisceau plus élevée, une mesure de la focalisation d’un faisceau laser pendant qu’il se déplace. L’intensité optique d’un faisceau est la quantité de puissance optique délivrée par le faisceau par unité de surface sur la cible, de sorte qu’un laser à faible divergence de faisceau aura une intensité optique plus élevée qu’un faisceau avec la même puissance optique mais une divergence de faisceau plus élevée. Ceci est important pour de nombreuses applications laser, telles que la découpe, le perçage et le soudage à distance dans l’industrie et la microscopie laser en sciences biologiques.
Il existe un compromis entre la qualité du faisceau laser et la taille du laser, car un laser avec une lentille plus petite a un diamètre de faisceau plus petit et subira une plus grande divergence de faisceau, toutes choses étant égales par ailleurs. Rendre un laser plus petit, ce qui est souvent souhaitable pour des raisons de commodité et de coût, tout en maintenant une haute qualité de faisceau nécessite des améliorations dans d’autres parties de la conception. Cela peut être fait en utilisant des composants optiques de meilleure qualité, une conception et un alignement optimisés du résonateur et l’utilisation de supports de gain laser moins sujets aux effets thermiques de distorsion tels que les lentilles thermiques.