Il diametro del raggio è una misura delle dimensioni di un raggio di luce o di altre radiazioni elettromagnetiche, come un laser. È il diametro su qualsiasi linea che è perpendicolare e interseca l’asse della trave ed è il doppio della lunghezza del raggio della trave. Per una trave circolare, la sua lunghezza è definita come la lunghezza di un segmento di linea che passa attraverso il centro della trave e ha i suoi punti finali sui bordi opposti della trave. Se la trave è ellittica, il suo diametro può essere specificato come la lunghezza dell’asse maggiore o minore dell’ellisse. Se la trave non ha simmetria circolare, spesso si fa riferimento alla larghezza della trave.
La maggior parte dei raggi elettromagnetici non ha bordi ben definiti, come fanno gli oggetti solidi, e la divergenza del raggio significa che la loro larghezza non è costante lungo l’intera lunghezza del raggio. Pertanto, esistono diversi modi per definire il diametro della trave. La misurazione del diametro del raggio viene eseguita con un dispositivo chiamato profilatore del raggio laser. Il punto sulla trave in cui il diametro della trave è più stretto è chiamato vita della trave.
Il diametro del raggio è un attributo importante dei laser. I raggi con un diametro maggiore subiscono una minore divergenza del raggio, che è una misura della velocità con cui la luce del raggio si diffonde dalla cintura del raggio. I raggi con bassa divergenza hanno quindi una qualità del raggio più elevata, una misura di quanto strettamente focalizzato rimane un raggio laser mentre viaggia. L’intensità ottica di un raggio è la quantità di potenza ottica che il raggio fornisce per unità di area sul bersaglio, quindi un laser con divergenza del raggio basso avrà un’intensità ottica maggiore di un raggio con la stessa potenza ottica ma una maggiore divergenza del raggio. Questo è importante per molte applicazioni laser, come il taglio, la perforazione e la saldatura a distanza nell’industria e la microscopia laser nelle scienze biologiche.
Esiste un compromesso tra la qualità del raggio laser e le dimensioni del laser, poiché un laser con una lente più piccola ha un diametro del raggio più piccolo e subirà una maggiore divergenza del raggio, a parità di altre condizioni. Rendere un laser più piccolo, che è spesso desiderabile per ragioni di convenienza e costo, pur mantenendo un’elevata qualità del raggio richiede miglioramenti in altre parti del progetto. Ciò può essere ottenuto utilizzando componenti ottici di qualità superiore, design e allineamento ottimizzati del risonatore e l’uso di supporti di guadagno laser meno soggetti a distorsioni degli effetti termici come le lenti termiche.