Strahlradius

Der Strahlradius bezeichnet den radialen Ausdehnung einer Strahlung oder eines Strahls in der Querrichtung zur Fortpflanzungsrichtung. Er beschreibt, wie breit der Strahl im Raum ist und wie stark seine Intensität über den radialen Abstand von der Strahlachse abnimmt. Je nach Anwendungsgebiet kann der Strahlradius auch als halber Durchmesser der Strahlbreite oder als der Radius der Region definiert werden, in der die Intensität einen bestimmten Bruchteil des Maximums erreicht.

In der Optik, insbesondere bei Lasern, wird häufig der Strahlradius eines Gaußstrahls verwendet. Für einen idealen Gaußstrahl w(z) beschreibt der Strahlradius das Durchmesserprofil der Intensität 1/e^2 der Achsenintensität. Die propagationsabhängige Beziehung lautet w(z) = w0 sqrt(1 + (z/zR)^2), wobei w0 der Strahlradius am Lochepunkt, z der Entfernungsachse und zR der Rayleigh-Winkel ist. Für Gaußstrahlen gilt zR = π w0^2 / λ, wobei λ die Wellenlänge ist. Reale Strahlen weichen von dieser Idealform ab und lassen sich durch den M^2-Wert charakterisieren; der M^2-Faktor beschreibt die Beugung und Qualitätsdifferenzen im Strahlprofil und führt zu einer veränderten Divergenz und Rayleigh-Länge gemäß zR = π w0^2 / (M^2 λ).

Der Strahlradius spielt eine zentrale Rolle in Anwendungen wie Fokussierung, Kopplung in Fasern, Mess- und Detektionssystemen sowie in der Beschleunigertechnik, wo er die transversale Größe von Teilchenströmen beschreibt. Messmethoden umfassen Strahlprofil-Screens, Kamerasysteme, Wire-Scanner oder optische Profilmessungen, oft unter Berücksichtigung der Strahlqualität (M^2).