Strålefelt

Strålefelt er en beskrivelse av hvordan en stråle av elektromagnetisk stråling fordeler seg i rommet og i tid, inkludert amplituden, fasen og polarisasjonen til feltet. Det brukes særlig om optiske og radiobølgende stråler og er sentralt for å analysere hvordan intensitet og fase varierer over plass og tid.

Matematisk beskrives et monokromatisk strålefelt ofte gjennom en kompleks feltstyrke u(x,y,z) slik at E(r,t) = Re{E0 u(x,y,z) e^{-i ω t}}. Under paraxial-tilnærmingen oppfyller den komplekse envelope u en paraxial bølgeligning. Et vanlig eksempel er Gaussian-strålen, der amplitudeprofilen varierer som u(r,z) ∝ (w0/w(z)) exp(-r^2/w^2(z)) og fasemeninger inkludert bølgestruktur, Gouy-fase og bølgelengdeavvik. Variasjonen av w(z), radius of curvature R(z) og øyeblikkelig fase ζ(z) beskriver hvordan strålen divergerer og fokuseres når den propagate.

Strålefelt kan være monokromatisk med konstant polarisasjon eller mer komplekse, vektorbaserte stråler med spatialt varierende polarisasjon, som radiale eller azimuthale polarisasjonsmønstre. Disse har ofte betydning i mikroskopi, metrologi og optisk trapping.

Måling og karakterisering av strålefelt inkluderer stråleprofileringsverktøy, knife-edge metoder og interferometri for å bestemme amplitude, fase og polarisasjon. Viktige parameterne er M^2 (bevegelsesfaktor), beam waist w0, Rayleigh-område zR og divergent.

Anvendelser omfatter presis laserbearbeiding, optisk fanging, kommunikasjon i fiber og avansert avbildning. Se også Gaussian-stråle, paraxial tilnærming, Gouy-fase, og vektorstråler.