Optics and photonics -- Lasers and laser-related equipment -- Vocabulary and symbols

This document defines basic terms, symbols, and units of measurement for the field of laser technology in order to unify the terminology and to arrive at clear definitions and reproducible tests of beam parameters and laser-oriented product properties. NOTE The laser hierarchical vocabulary laid down in this document differs from that given in IEC 60825?1. ISO and IEC have discussed this difference and agree that it reflects the different purposes for which the two standards serve. For more details, see informative Annex A.

Optique et photonique -- Lasers et équipements associés aux lasers -- Vocabulaire et symboles

Le présent document définit les termes fondamentaux, les symboles et les unités de mesure ŕ utiliser dans le domaine de la technologie laser de maničre ŕ unifier la terminologie et ŕ établir des définitions claires et des essais reproductibles concernant les paramčtres du faisceau et les propriétés des appareils ŕ laser. NOTE Le vocabulaire hiérarchique relatif au laser proposé dans le présent document diffčre de celui donné dans l'IEC 60825‑1. L'ISO et l'IEC ont discuté de cette différence et sont d'accord qu'elle reflčte les divers besoins pour lesquels les deux normes sont nécessaires. Pour plus de détails, voir l'Annexe A informative.

General Information

Status
Published
Publication Date
01-Nov-2018
Current Stage
6060 - International Standard published
Start Date
24-Aug-2018
Completion Date
02-Nov-2018
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ISO 11145:2018 - Optics and photonics -- Lasers and laser-related equipment -- Vocabulary and symbols
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ISO 11145:2018 - Optique et photonique -- Lasers et équipements associés aux lasers -- Vocabulaire et symboles
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 11145
Fifth edition
2018-11
Optics and photonics — Lasers
and laser-related equipment —
Vocabulary and symbols
Optique et photonique — Lasers et équipements associés aux lasers
— Vocabulaire et symboles
Reference number
ISO 11145:2018(E)
ISO 2018
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 11145:2018(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2018

All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may

be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting

on the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address

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Published in Switzerland
ii © ISO 2018 – All rights reserved
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ISO 11145:2018(E)
Contents Page

Foreword ........................................................................................................................................................................................................................................iv

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 1

3.1 Beam position .......................................................................................................................................................................................... 2

3.2 Beam axis ..................................................................................................................................................................................................... 2

3.3 Beam diameter ........................................................................................................................................................................................ 3

3.4 Beam radius ............................................................................................................................................................................................... 3

3.5 Beam width ................................................................................................................................................................................................ 4

3.6 Beam cross-sectional area ............................................................................................................................................................ 4

3.7 Beam waist ................................................................................................................................................................................................. 5

3.8 Divergence .................................................................................................................................................................................................. 7

3.9 Rayleigh length........................................................................................................................................................................................ 7

3.10 Beam parameter product ............................................................................................................................................................... 8

3.11 Coherence .................................................................................................................................................................................................... 8

3.12 Polarization ................................................................................................................................................................................................ 9

3.13 Power and Energy .............................................................................................................................................................................10

3.14 Pulse duration and repetition rate ......................................................................................................................................11

3.15 Optical resonator................................................................................................................................................................................12

3.16 Mode .............................................................................................................................................................................................................12

3.17 Spectral bandwidth ..........................................................................................................................................................................12

3.18 Relative intensity noise .................................................................................................................................................................13

3.19 Laser ..............................................................................................................................................................................................................13

3.20 Efficiency ...................................................................................................................................................................................................14

4 Symbols and units of measurement ..............................................................................................................................................15

Annex A (informative) Explanation of the difference in terminology between IEC 60825-1

and ISO 11145 ......................................................................................................................................................................................................17

Annex B (informative) List of symbols .............................................................................................................................................................18

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................19

Alphabetical index .............................................................................................................................................................................................................20

© ISO 2018 – All rights reserved iii
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ISO 11145:2018(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards

bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out

through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical

committee has been established has the right to be represented on that committee. International

organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.

ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of

electrotechnical standardization.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are

described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the

different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the

editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/directives).

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of

patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of

any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or

on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/patents).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and

expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the

World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso

.org/iso/foreword .html.

This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 172, Optics and photonics, Subcommittee

SC 9, Laser and electro-optical systems.

This fifth edition cancels and replaces the fourth edition ISO 11145:2016, which has been technically

revised. The main changes compared to the previous edition are as follows:

a) the term beam position has been renamed “beam centroid” and defined formally as a first-

order moment;
b) the term beam ellipticity has been clarified;
c) the term beam waist location has been included;
d) the term optical resonator has been included;

e) the term 10 % pulse duration has been generalized to a selected percentage pulse duration;

f) the formula in the term beam diameter has been adjusted;
g) the order of the terms has been adjusted.

Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A

complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/members .html.
iv © ISO 2018 – All rights reserved
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 11145:2018(E)
Optics and photonics — Lasers and laser-related
equipment — Vocabulary and symbols
1 Scope

This document defines basic terms, symbols, and units of measurement for the field of laser technology

in order to unify the terminology and to arrive at clear definitions and reproducible tests of beam

parameters and laser-oriented product properties.

NOTE The laser hierarchical vocabulary laid down in this document differs from that given in IEC 60825–1.

ISO and IEC have discussed this difference and agree that it reflects the different purposes for which the two

standards serve. For more details, see informative Annex A.
2 Normative references
There are no normative references in this document.
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

— ISO Online browsing platform: available at http: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: available at http: //www .electropedia .org/

NOTE 1 The spatial distribution of the power (energy) density in a cross section of a laser beam does not

always have circular symmetry. In this document, all terms related to these spatial distributions are split into

those for beam cross sections with circular distributions and those for beam cross sections with non-circular

distributions. A circular beam is characterized by its radius, w, or diameter, d. For a non-circular beam, the beam

widths, d and d , for two orthogonal directions are given.
x y

NOTE 2 The spatial distributions of laser beams do not have sharp edges. Therefore, the power (energy)

values to which the spatial terms refer are defined. Depending on the application, different cut-off values can be

chosen (for example 1/e, 1/e , 1/10 of the peak value).

NOTE 3 This document uses the subscript u to denote a percentage. For example, the percentage of the total

beam power (energy) included in the value of a given parameter. When stating quantities marked by an index “u”,

“u” is replaced by the specific number, e.g. A for u = 90 %.

NOTE 4 The beam width d (see 3.5.1) and the beam diameter d (see 3.3.1) can differ for the same value of u

x,u u
(d ≠ d ).
x,u u

NOTE 5 In contrast to quantities defined by setting a cut-off value [“encircled power (energy)”], the beam

widths and derived beam properties can also be defined based on the second moments of the power (energy)

density distribution function (see 3.5.2). Only beam propagation ratios (see 3.10.2) that are calculated from

beam widths and divergence angles derived from the second moments of the power (energy) density distribution

function allow calculation of beam propagation. In this document, quantities based on the second moment are

marked by a subscript “σ”.
NOTE 6 A list of symbols is given in Annex B.
© ISO 2018 – All rights reserved 1
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ISO 11145:2018(E)
3.1 Beam position
3.1.1
beam centroid
xz , yz
() ()

coordinates of the first-order moments of a power (energy) distribution of a beam at location z

xE⋅ xy,,zx⋅ddy
xz =
Ex,,yz ⋅ddxy
yE⋅ xy,,zx⋅ddy
yz =
Ex,,yz ⋅ddxy

where the integration shall be performed over an area such that at least 99 % of the beam power

(energy) is captured

Note 1 to entry: The power density E is replaced by the energy density H for pulsed lasers.

Note 2 to entry: The terms beam centroid, centre of gravity and beam position are equivalent, formerly the term

beam position was used.

Note 3 to entry: These quantities are defined in the beam axis system x,y,z, in which z is the direction of

propagation of the beam.
3.1.2
beam positional stability
Δ (z'), Δ (z')
x y

four times the standard deviation of the measured beam positional movement at plane z′

xz −xz
() ()
i=1 
 
Δ z =4
N−1
 
yz − yz
() ()
 
i=1
 
Δ z′ =4
N−1
′ ′ ′ ′

where xz and yz are the beam centroids in the z′ plane, xz and yz are the mean beam

() () () ()
centroids in the z′ plane, and N is the number of measurements

Note 1 to entry: The term "beam angular stability", sometimes referred to as “beam pointing stability”, is defined

in ISO 11670:2003.

[SOURCE: ISO 11670:2003, 3.6, modified — The note has been deleted, the text after "at plane z'" has

been added and Note 1 to entry has been added.]
3.2 Beam axis
3.2.1
beam axis

straight line connecting the centroids defined by the first spatial moments of the cross-sectional power

(energy) density distribution function at successive locations in the direction of propagation (z) of the

beam in a homogeneous medium
2 © ISO 2018 – All rights reserved
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ISO 11145:2018(E)
3.2.2
misalignment angle

deviation angle of the beam axis from the mechanical axis defined by the manufacturer

3.3 Beam diameter
3.3.1
beam diameter
d (z)

diameter of a circular aperture in a plane perpendicular to the beam axis

that contains u % of the total beam power (energy)

Note 1 to entry: For clarity, the term “beam diameter” is always used in combination with the symbol and its

appropriate subscript: d or d .
u σ
3.3.2
beam diameter
d (z)

diameter defined by using the second

moment of the power (energy) density distribution function
dz = 22σ z
() ()

where the second moment of the power density distribution function E(x, y, z) of the beam z is given by

 
xx− zy+− yz ⋅Ex,,yz ⋅ddxy
() () ()
() ()
 
 
σ z =
Ex,,yz ⋅dxddy
where the first moments give the coordinates of the beam centroid xz , yz 
() ()
 

Note 1 to entry: For clarity, the term “beam diameter” is always used in combination with the symbol and its

appropriate subscript: d or d
u σ.
3.4 Beam radius
3.4.1
beam radius
w (z)

radius of a circular aperture in a plane perpendicular to the beam axis

which contains u % of the total beam power (energy)

Note 1 to entry: For clarity, the term “beam radius” is always used in combination with the symbol and its

appropriate subscript: w or w .
u σ
Note 2 to entry: The beam radius is half the beam diameter d (z).
3.4.2
beam radius
w (z)

radius defined by using the second

moment of the power (energy) density distribution function
wz = 2σ z
() ()
Note 1 to entry: For a definition of the second moment σ (z), see 3.3.2.
© ISO 2018 – All rights reserved 3
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ISO 11145:2018(E)

Note 2 to entry: For clarity, the term “beam radius” is always used in combination with the symbol and its

appropriate subscript: w or w .
u σ
Note 3 to entry: The beam radius is half the beam diameter d (z).
3.5 Beam width
3.5.1
beam width
d (z), d (z)
x,u y,u

width of the smallest slit aligned with the x or y transverse axes of

the power (energy) density distribution function, transmitting u % of the total beam power (energy)

along x or y
Note 1 to entry: For circular Gaussian beams, d and d both equal d .
x,95,4 y,95,4 86,5

Note 2 to entry: For clarity, the term “beam width” is always used in combination with the symbol and its

appropriate subscripts: d , d or d , d .
σx σy x,u y,u
3.5.2
beam width
d (z), d (z)
σx σy

width defined by using the second

moment of the power (energy) density distribution function along x or y
dz = 4σ z
() ()
σxx
dz = 4σ z
() ()
σ yy

where the second moments of the power density distribution function E(x, y, z) of the beam at z are

given by:
xx− ()zE⋅ ()xy,,zx⋅ddy
σ z =
Ex,,yz ⋅ddxy
yy− zE⋅ xy,,zx⋅ddy
()() ()
σ z =
Ex,,yz ⋅ddxy

where xx− z and yy− z are the distances from the current point’s coordinates to the beam

()() ()()
centroid xz , yz
()() ()

Note 1 to entry: For clarity, the term “beam width” is always used in combination with the symbol and its

appropriate subscripts: d , d or d , d .
σx σy x,u y,u
3.6 Beam cross-sectional area
3.6.1
beam cross-sectional area
A (z)

smallest completely filled area containing u % of the total beam power

(energy)

Note 1 to entry: For clarity, the term “beam cross-sectional area” is always used in combination with the symbol

and its appropriate subscript: A or A .
u σ
4 © ISO 2018 – All rights reserved
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ISO 11145:2018(E)
3.6.2
beam cross-sectional area
A (z)

area of a beam with circular

cross-section
 π
Ad= ⋅ z
σσ 
 
or elliptical cross-section
 π
Ad= ⋅ zd⋅ z
() ()
σσ  xyσ
 

Note 1 to entry: For clarity, the term “beam cross-sectional area” is always used in combination with the symbol

and its appropriate subscript: A or A .
u σ
3.6.3
beam ellipticity
ε(z)

parameter for quantifying the circularity or squareness of a power (energy) density distribution at z

dz()
σ y
ε z =

where the direction of x is chosen to be along the major axis of the distribution, such that dd≥

σσxy

Note 1 to entry: If ε ≥ 0,87, elliptical distributions can be regarded as circular.

Note 2 to entry: In case of a rectangular distribution, ellipticity is often referred to as “aspect ratio”.

Note 3 to entry: In contrast to the definition given here, in literature the term “ellipticity” is sometimes related to

σ y

1− . The definition given here has been chosen to be in concordance with the same definition of ellipticity

in ISO 11146-1 and ISO 13694.
3.6.4
circular power density distribution
power density distribution having an ellipticity greater than or equal to 0,87
3.7 Beam waist
3.7.1
beam waist
portion of a beam where the beam diameter or beam width has a local minimum
3.7.2
beam waist location
z , z , z
0x 0y 0

location where the beam widths or the beam diameters reach their minimum values along the beam axis

Note 1 to entry: A particular beam can have multiple beam waist locations.
© ISO 2018 – All rights reserved 5
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ISO 11145:2018(E)
3.7.3
astigmatic beam waist separation

axial distance between the beam waist locations in the orthogonal principal planes of a beam possessing

simple astigmatism

Note 1 to entry: Astigmatic beam waist separation is also known as “astigmatic difference”.

[SOURCE: ISO 15367-1:2003, 3.3.4, modified — In the term, "beam" has been added.]

3.7.4
beam waist diameter
0,u

diameter d of the beam at the location of the beam waist

Note 1 to entry: For clarity, the term “beam waist diameter” is always used in combination with the symbol and

its appropriate subscripts: d or d .
0,u σ0
3.7.5
beam waist diameter

diameter d of the beam at the

location of the beam waist

Note 1 to entry: For clarity, the term “beam waist diameter” is always used in combination with the symbol and

its appropriate subscripts: d or d .
0,u σ0
3.7.6
beam waist radius
0,u

radius w of the beam at the location of the beam waist, which is half the

beam waist diameter d
0,u

Note 1 to entry: For clarity, the term “beam waist radius” is always used in combination with the symbol and its

appropriate subscripts: w or w .
0,u σ0
3.7.7
beam waist radius
σ,0

radius w of the beam at the location

of the beam waist, which is half the beam waist diameter d

Note 1 to entry: For clarity, the term “beam waist radius” is always used in combination with the symbol and its

appropriate subscripts: w or w .
0,u σ0
3.7.8
beam waist width
d , d
x0,u y0,u

beam width d or d at the location of the beam waist in the x or y

x,u y,u
direction, respectively

Note 1 to entry: For clarity, the term “beam waist width” is always used in combination with the symbol and its

appropriate subscripts: d , d or d , d .
x0,u y0,u σx0 σy0
3.7.9
beam waist width
d , d
σx0 σy0

beam width d or d at the location

σx σy
of the beam waist in the x or y direction, respectively

Note 1 to entry: For clarity, the term “beam waist width” is always used in combination with the symbol and its

appropriate subscripts: d , d or d , d .
x0,u y0,u σx0 σy0
6 © ISO 2018 – All rights reserved
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 11145:2018(E)
3.8 Divergence
3.8.1
divergence angle
Θ , Θ , Θ
u x,u y,u

full angle formed by the asymptotic envelope of a diverging

beam that propagates with increasing beam diameter (width)

Note 1 to entry: For circular cross-sections, the divergence angle Θ is determined from the beam diameter d . For

u u

non-circular cross-sections, the divergence angles Θ and Θ are separately determined from the respective

x,u y,u
beam widths in the x- and y-directions, d and d .
x,u y,u

Note 2 to entry: When specifying divergence angles, subscripts are used to indicate the relevant beam diameter

(width).
EXAMPLE Θ indicates that beam width d has been used.
x,50 x,50

Note 3 to entry: The definition of the coordinate systems as described here as well as the beam width definitions

does not include the case of general astigmatism.

Note 4 to entry: For clarity, the term “divergence angle” is always used in combination with the symbol and its

appropriate subscripts: Θ , Θ , Θ or Θ , Θ , Θ .
σ σx σy u x,u y,u
3.8.2
divergence angle
Θ , Θ , Θ
σ σx σy

full angle formed by the asymptotic

envelope of a diverging beam that propagates with increasing beam diameter (width)

Note 1 to entry: For circular cross-sections, the divergence angle Θ is determined from the beam diameter d .

σ σ

For non-circular cross-sections, the divergence angles Θ and Θ are separately determined from the respective

σx σy
beam widths in the x- and y-directions, d and d .
σx σy

Note 2 to entry: The definition of the coordinate systems as described here as well as the beam width definitions

do not include the case of general astigmatism.

Note 3 to entry: For clarity, the term “divergence angle” is always used in combination with the symbol and its

appropriate subscripts: Θ , Θ , Θ or Θ , Θ , Θ .
σ σx σy u x,u y,u
3.8.3
effective f-number

ratio of focal length of an optical component to the beam diameter d of the centred beam passing

through that component
3.9 Rayleigh length
3.9.1
Rayleigh length
z , z , z
R Rx Ry

distance from the beam waist in the direction of propagation for which the beam diameter and beam

width are equal to 2 times their respective values at the beam waist
Note 1 to entry: For the Gaussian fundamental mode:
π d
 
z =
R  
4 λ
 
Note 2 to entry: Generally, the formula zd= /Θ is valid.
R σσ0
© ISO 2018 – All rights reserved 7
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ISO 11145:2018(E)
3.9.2
far field

radiation field of a laser at a distance z from the beam waist which is much greater than the Rayleigh

length z
3.9.3
relative astigmatic beam waist separation

astigmatic beam waist separation divided by the arithmetic mean of the Rayleigh lengths z and z

Rx Ry
2Δz
Δz =
zz+
RRxy
3.10 Beam parameter product
3.10.1
beam parameter product
product of the beam waist diameter and the divergence angle divided by 4
d ⋅Θ /4
σσ0

Note 1 to entry: Beam parameter products for simple astigmatic beams can be given separately for the principal

axes of the power (energy) density distribution.
3.10.2
beam propagation ratio

measure of how far the beam parameter product is from that of a perfect Gaussian beam

π d Θ
 
2 σσ0
M = ⋅
 
λ 4
 

Note 1 to entry: This quantity is equal to the ratio of the beam parameter product of the actual laser beam to the

beam parameter product of the fundamental Gaussian beam (TEM ), both beams with the same wavelength.

Note 2 to entry: The beam propagation ratio is unity for a theoretically perfect Gaussian beam, and has a value

greater than one for any real beam.
3.10.3
beam propagation factor
reciprocal of the beam propagation ratio
K = 1/M
3.11 Coherence
3.11.1
coherence

characteristic of a beam of electromagnetic radiation where there is a deterministic (not random) phase

relationship between each pair of points in the beam
3.11.2
temporal coherence

characteristic of a beam of electromagnetic radiation to have a degree of phase correlation between

different moments in time at the same spatial point in the beam
8 © ISO 2018 – All rights reserved
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ISO 11145:2018(E)
3.11.3
spatial coherence

characteristic of a beam of electromagnetic radiation to have a degree of phase correlation between

different spatial points in the beam at the same moment in time
3.11.4
coherence length

distance along the beam propagation direction within which the radiation emitted by the laser retains

a significant phase correlation

Note 1 to entry: It is given by c/Δv where c is the velocity of light and Δv is the frequency bandwidth of the

H H
emitted laser light.
3.11.5
coherence time

time interval within which the radiation emitted by the laser retains significant phase relationship

Note 1 to entry: It is given by 1/Δv , where Δv is the frequency bandwidth of the emitted laser light.

H H
3.12 Polarization
3.12.1
polarization
restriction of electromagnetic field oscillation to certain directions

Note 1 to entry: This is a fundamental phenomenon which can be explained by the concept that electromagnetic

radiation is a transverse wave, i.e. the oscillations are orthogonal to the direction of propagation. It is customary

to consider these oscillations as being those of the electric field vector.
3.12.2
circular polarization

property of electromagnetic radiation in which the electric field vector is of constant amplitude

and rotates about the direction of propagation at a frequency equal to the radiation frequency, in a

homogeneous optical medium
3.12.3
elliptical polarization

property of electromagnetic radiation in which the electric field vector rotates about the direction

of propagation at the radiation frequency and periodically oscillates in amplitude, in a homogeneous

optical medium

Note 1 to entry: The terminal point of the electric field vector describes an ellipse.

3.12.4
linear polarization

property of electromagnetic radiation in which the electric field vector oscillates along a fixed direction

Note 1 to entry: The oscillation is confined to a plane containing the direction of propagation of the radiation, in

a homogeneous optical medium.

Note 2 to entry: A laser beam is called “linearly polarized” if the degree of linear polarization is greater than 0,9

and the polarization direction is constant over time.
© ISO 2018 – All rights reserved 9
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ISO 11145:2018(E)
3.12.5
degree of linear polarization

ratio of the difference to the sum of beam powers P (energies Q) in two orthogonal directions of

polarization
PP− QQ−
xy xy
p= or p=
PP+ QQ+
xy xy

Note 1 to entry: The directions x and y are chosen as those for which the beam power (energy) is attenuated

maxima
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 11145
Cinquième édition
2018-11
Optique et photonique — Lasers et
équipements associés aux lasers —
Vocabulaire et symboles
Optics and photonics — Lasers and laser-related equipment —
Vocabulary and symbols
Numéro de référence
ISO 11145:2018(F)
ISO 2018
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 11145:2018(F)
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ISO 11145:2018(F)
Sommaire Page

Avant-propos ..............................................................................................................................................................................................................................iv

1 Domaine d'application ................................................................................................................................................................................... 1

2 Références normatives ................................................................................................................................................................................... 1

3 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 1

3.1 Position du faisceau ............................................................................................................................................................................ 2

3.2 Axe du faisceau........................................................................................................................................................................................ 2

3.3 Diamètre du faisceau ......................................................................................................................................................................... 3

3.4 Rayon du faisceau ................................................................................................................................................................................. 3

3.5 Largeur du faisceau ............................................................................................................................................................................. 4

3.6 Aire de la section du faisceau ..................................................................................................................................................... 4

3.7 Col du faisceau ......................................................................................................................................................................................... 5

3.8 Divergence .................................................................................................................................................................................................. 7

3.9 Longueur de Rayleigh........................................................................................................................................................................ 8

3.10 Produit caractéristique du faisceau ...................................................................................................................................... 8

3.11 Cohérence .................................................................................................................................................................................................... 9

3.12 Polarisation ................................................................................................................................................................................................ 9

3.13 Puissance et énergie ........................................................................................................................................................................10

3.14 Durée et fréquence d’impulsion d’une impulsion..................................................................................................12

3.15 Résonateur optique ..........................................................................................................................................................................12

3.16 Mode .............................................................................................................................................................................................................12

3.17 Largeur spectrale ...............................................................................................................................................................................13

3.18 Intensité relative de bruit ...........................................................................................................................................................13

3.19 Laser ..............................................................................................................................................................................................................13

3.20 Rendement ..............................................................................................................................................................................................14

4 Symboles et unités de mesure .............................................................................................................................................................15

Annexe A (informative) Explication des différences entre la terminologie de l’IEC 60825-1

et celle de l’ISO 11145 ..................................................................................................................................................................................17

Annexe B (informative) Liste des symboles ...............................................................................................................................................18

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................19

Index alphabétique............................................................................................................................................................................................................20

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ISO 11145:2018(F)
Avant-propos

L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes

nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est

en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude

a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,

gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.

L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui

concerne la normalisation électrotechnique.

Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont

décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents

critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été

rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www

.iso .org/directives).

L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable

de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant

les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de

l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de

brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/brevets).

Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données

pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un

engagement.

Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions

spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion

de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles

techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/iso/fr/avant -propos .html.

Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 172, Optique et photonique, sous-

comité SC 9, Lasers et systèmes électro-optiques.

Cette cinquième édition annule et remplace la quatrième édition (ISO 11145:2016), qui a fait l’objet d’une

révision technique. Les principales modifications par rapport à l’édition précédente sont les suivantes:

a) le terme position du faisceau a été renommé «centre de faisceau» et défini formellement comme

moment du premier ordre;
b) le terme «ellipticité du faisceau» a été précisé;
c) le terme «emplacement du col du faisceau» a été ajouté;
d) le terme «résonateur optique» a été inclus;

e) le terme durée d’impulsion à 10 % a été généralisé à une durée d'impulsion en pourcentage

sélectionnée;
f) la formule associée au terme «diamètre du faisceau» a été ajustée;
g) l'ordre des termes a été ajusté

Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent

document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes

se trouve à l’adresse www .iso .org/fr/members .html.
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NORME INTERNATIONALE ISO 11145:2018(F)
Optique et photonique — Lasers et équipements associés
aux lasers — Vocabulaire et symboles
1 Domaine d'application

Le présent document définit les termes fondamentaux, les symboles et les unités de mesure à utiliser

dans le domaine de la technologie laser de manière à unifier la terminologie et à établir des définitions

claires et des essais reproductibles concernant les paramètres du faisceau et les propriétés des appareils

à laser.

NOTE Le vocabulaire hiérarchique relatif au laser proposé dans le présent document diffère de celui donné

dans l'IEC 60825-1. L'ISO et l’IEC ont discuté de cette différence et sont d'accord qu'elle reflète les divers besoins

pour lesquels les deux normes sont nécessaires. Pour plus de détails, voir l'Annexe A informative.

2 Références normatives
Le présent document ne contient aucune référence normative.
3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.

L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en

normalisation, consultables aux adresses suivantes:

— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https: //www .iso .org/obp

— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http: //www .electropedia .org/

NOTE 1 Les distributions spatiales des densités de puissance (d'énergie) dans une section d’un faisceaux laser

ne comportent pas toujours de symétrie circulaire. Dans le présent document, pour tous les termes relatifs à

ces distributions spatiales, deux séries de définitions sont prévues suivant que les sections de faisceau avec des

distributions circulaire ou non. Un faisceau circulaire est caractérisé par son rayon, w, ou son diamètre, d. Pour

un faisceau non circulaire, les largeurs de faisceau, d et d , suivant deux directions perpendiculaires, doivent

x y
être données.

NOTE 2 Les distributions spatiales des faisceaux laser n'ont pas de contour bien défini. C'est pourquoi il

est précisé à quelles valeurs de puissance (d'énergie) les grandeurs spatiales se réfèrent. Suivant l'application,

différentes valeurs de coupure peuvent être choisies (par exemple 1/e, 1/e , 1/10 de la valeur crête).

NOTE 3 Le présent document utilise l'indice u pour indiquer un pourcentage. Par exemple, le pourcentage

de puissance (d'énergie) totale du faisceau prise en compte pour un paramètre donné. Lors de l'utilisation des

grandeurs indiquées par l'indice «u», «u» est remplacé par le nombre spécifique, par exemple, A pour u = 90 %.

NOTE 4 La largeur du faisceau d (voir 3.5.1) et le diamètre du faisceau d (voir 3.3.1) peuvent différer pour la

x,u u
même valeur de u (d ≠ d ).
x,u u

NOTE 5 Par opposition aux grandeurs définies par la fixation d'une valeur de coupure [«puissance (énergie)

circulaire»], les largeurs de faisceau et les propriétés de faisceau dérivées peuvent aussi être définies sur la base

du moment de second ordre de la fonction de distribution de la densité de puissance (d'énergie) (voir 3.5.2). Seuls

les rapports de propagation de faisceau (voir 3.10.2) qui sont calculés à partir des largeurs de faisceau et des

angles de divergence de faisceau dérivés des seconds moments de la fonction de distribution de la densité de

puissance (d'énergie) permettent le calcul de la propagation de faisceau. Dans le présent document, les grandeurs

basées sur le moment de second ordre sont signalées par la lettre «σ» en indice.
NOTE 6 Une liste de symboles est donné dans l’Annexe B.
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3.1 Position du faisceau
3.1.1
centre du faisceau
xz , yz
() ()

coordonnées des moments de premier ordre d’une distribution de puissance (d’énergie) d’un faisceau à

la position z
xE⋅ ()xy,,zx⋅ddy
xz =
Ex,,yz ⋅ddxy
yE⋅ xy,,zx⋅ddy
yz =
Ex,,yz ⋅ddxy

où l'intégration doit être réalisée sur une surface telle qu'au moins 99 % de la puissance (énergie) du

faisceau soient pris en compte.

Note 1 à l'article: La densité de puissance E est remplacée par la densité d'énergie H pour les lasers impulsionnels.

Note 2 à l'article: Les termes centre du faisceau, centre de gravité et position du faisceau sont équivalent,

auparavant, le terme position du faisceau était utilisé.

Note 3 à l'article: Ces grandeurs sont définies dans le système lié aux axes du faisceau (x,y,z), dans lequel z est la

direction de propagation du faisceau.
3.1.2
stabilité de visée du faisceau
Δ (z'), Δ (z')
x y

quatre fois l'écart-type du mouvement de visée du faisceau mesuré dans le plan z′

 
xz −xz
() ()
i=1 
Δ z =4
N−1
 
yz′′− yz
() ()
 
i=1
 
Δ ()z =4
N−1
′ ′ ′ ′

où xz et yz sont des centres de faisceau dans le plan z’, xz et yz sont les centres de faisceau

() () () ()
principaux dans le plan z’, et N est le nombre de mesures.

Note 1 à l'article: Le terme «stabilité angulaire du faisceau», parfois appelée «stabilité de pointage du faisceau»,

est définie dans l’ISO 11670:2003.

[SOURCE: ISO 11670:2003, 3.6, modifié — La NOTE a été supprimée, le texte après «au plan z’» a été

ajouté et Note 1 à l’article a été ajouté.]
3.2 Axe du faisceau
3.2.1
axe du faisceau

ligne droite reliant les centres définis par les premiers moments spatiaux de la fonction de distribution

en section transversale de la puissance (énergie) et de la densité en des positions successives dans la

direction de propagation (z) du faisceau dans un milieu homogène
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3.2.2
angle de désalignement

écart angulaire entre l’axe du faisceau et l’axe mécanique défini par le fabricant

3.3 Diamètre du faisceau
3.3.1
diamètre du faisceau
d (z)

〈puissance (énergie) circulaire〉 diamètre d'une ouverture circulaire dans un plan perpendiculaire à

l'axe du faisceau renfermant u % de la puissance (l'énergie) totale du faisceau

Note 1 à l'article: Pour clarifier la définition, le terme «diamètre du faisceau» est toujours utilisé en combinaison

avec le symbole et son indice approprié: d ou d .
u σ
3.3.2
diamètre du faisceau
d (z)

〈moment de second ordre de la fonction de distribution de la densité de puissance (d'énergie)〉 diamètre

défini en utilisant le moment de second ordre de la fonction de distribution de la densité de puissance

(d'énergie)
dz = 22σ z
() ()

où le moment de second ordre de la fonction de distribution de densité de puissance E(x,y,z) du faisceau

z est donnée par
 
xx− zy+− yz ⋅Ex,,yz ⋅ddxy
()() ()() ()
 
2  
σ z =
Ex,,yz ⋅dxddy
 

où les moments de premier ordre donnent les coordonnées du centre du faisceau xz , yz

() ()
 

Note 1 à l'article: Pour clarifier la définition, le terme «diamètre du faisceau» est toujours utilisé en combinaison

avec le symbole et son indice approprié: d ou d .
u σ
3.4 Rayon du faisceau
3.4.1
rayon du faisceau
w (z)

〈puissance (énergie) circulaire〉 rayon d'une ouverture circulaire dans un plan perpendiculaire à l'axe

du faisceau renfermant u % de la puissance (l'énergie) totale du faisceau

Note 1 à l'article: Pour clarifier la définition, le terme «rayon du faisceau» est toujours utilisé en combinaison

avec le symbole et son indice approprié: w ou w .
u σ

Note 2 à l'article: Le rayon du faisceau est la moitié du diamètre du faisceau d (z).

3.4.2
rayon du faisceau
w (z)

〈moment de second ordre de la fonction de distribution de la densité de puissance (d'énergie)〉 rayon

défini en utilisant le moment de second ordre de la fonction de distribution de la densité de puissance

(d'énergie)
wz = 2σ z
() ()
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Note 1 à l'article: Pour la définition du moment de second ordre σ (z), voir 3.3.2.

Note 2 à l'article: Pour clarifier la définition, le terme «rayon du faisceau» est toujours utilisé en combinaison

avec le symbole et son indice approprié: w ou w .
u σ

Note 3 à l'article: Le rayon du faisceau est la moitié du diamètre du faisceau d (z).

3.5 Largeur du faisceau
3.5.1
largeur du faisceau
d (z), d (z)
x,u y,u

largeur de la plus petite fente alignée sur les axes

transversaux x ou y de la fonction de distribution de la densité de puissance (énergie), transmettant

u % de la puissance (l'énergie) totale du faisceau suivant x ou y

Note 1 à l'article: Pour les faisceaux gaussiens circulaires, d et d sont tout deux égaux à d .

x,95,4 y,95,4 86,5

Note 2 à l'article: Pour clarifier la définition, le terme «largeur du faisceau» est toujours utilisé en combinaison

avec le symbole et son indice approprié: d , d ou d , d .
σx σy x,u y,u
3.5.2
largeur du faisceau
d (z), d (z)
σx σy

〈moment de second ordre de la fonction de distribution de la densité de puissance (d'énergie)〉 largeur

définie en utilisant le moment de second ordre de la fonction de distribution de la densité de puissance

(d'énergie) suivant x ou y
dz = 4σ z
() ()
σxx
dz = 4σ z
() ()
σ yy

où les moments de second ordre de la fonction de distribution de la densité de puissance E(x, y, z) du

faisceau à la cote z sont donnés par
xx− zE⋅ xy,,zx⋅ddy
()() ()
σ z =
Ex,,yz ⋅ddxy
yy− zE⋅ xy,,zx⋅ddy
() ()
σ z =
Ex,,yz ⋅ddxy

où xx− z et yy− z sont les distances entre les coordonnées actuelles du point et le centre du

()() ()()
faisceau xz , yz
()() ()

Note 1 à l'article: Pour clarifier la définition, le terme «largeur du faisceau» est toujours utilisé en combinaison

avec le symbole et son indice approprié: d , d ou d , d .
σx σy x,u y,u
3.6 Aire de la section du faisceau
3.6.1
aire de la section du faisceau
A (z)

〈puissance (énergie) circulaire〉 la plus petite aire prise dans son intégralité contenant u % de la

puissance (énergie) totale du faisceau

Note 1 à l'article: Pour clarifier la définition, le terme «aire de la section du faisceau» est toujours utilisé en

combinaison avec le symbole et son indice approprié: A ou A .
u σ
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3.6.2
aire de la section du faisceau
A (z)

〈moment de second ordre de la fonction de distribution de la densité de puissance (d'énergie)〉 aire d'un

faisceau de section circulaire
 π
Ad= ⋅ z
σσ 
 
ou section elliptique
 π
Ad= ⋅ zd⋅ z
() ()
σσ  xyσ
 

Note 1 à l'article: Pour clarifier la définition, le terme «aire de la section du faisceau» est toujours utilisé en

combinaison avec le symbole et son indice approprié: A ou A .
u σ
3.6.3
ellipticité du faisceau
ε(z)

paramètre permettant de quantifier la circularité ou la rectangularité d'une distribution de densité de

puissance (d'énergie) à la cote z
σ y
ε z =

où la direction x est choisie le long de l'axe majeur de la distribution de sorte que dd≥

σσxy

Note 1 à l'article: Si ε ≥ 0,87, les distributions elliptiques peuvent être considérées comme étant de type circulaire.

Note 2 à l'article: Dans le cas d’une distribution rectangulaire, l’ellipticité est souvent désignée sous le nom de

rapport.

Note 3 à l'article: Contrairement à la définition donnée ci-dessus, dans la littérature, le terme «ellipticité» est

dz()
σ y

souvent associé à 1− . La définition donnée dans le présent document a été choisie pour être en accord

avec la même définition d'ellipticité donnée dans l'ISO 11146-1 et l'ISO 13694.
3.6.4
distribution de densité de puissance circulaire
distribution de densité de puissance ayant une ellipticité plus grande que 0,87
3.7 Col du faisceau
3.7.1
col du faisceau
valeur minimale locale pour le diamètre du faisceau ou la largeur du faisceau
3.7.2
position du col du faisceau
z , z , z
0x 0y 0

position où les largeurs de faisceau ou les diamètres de faisceau atteignent leurs valeurs minimales le

long de l'axe du faisceau

Note 1 à l'article: Un faisceau particulier peut avoir plusieurs positions de taille de faisceau.

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3.7.3
séparation du col du faisceau astigmatique

distance axiale entre les positions des cols dans les plans principaux orthogonaux d'un faisceau

possédant un astigmatisme simple

Note 1 à l'article: La séparation du col du faisceau astigmatique est également connue sous le nom de «différence

astigmatique».

[SOURCE: ISO 15367:2003, 3.3.4, modifié — Dans le terme, «faisceau» a été ajouté.]

3.7.4
diamètre du col du faisceau
0,u
〈puissance (énergie) circulaire〉 diamètre d du faisceau au niveau du col

Note 1 à l'article: Pour clarifier la définition, le terme «diamètre du col du faisceau» est toujours utilisé en

combinaison avec le symbole et son indice approprié: d ou d .
0,u σ0
3.7.5
diamètre du col du faisceau

〈moment de second ordre de la fonction de distribution de la densité de puissance (d'énergie)〉 diamètre

d du faisceau au niveau du col

Note 1 à l'article: Pour clarifier la définition, le terme «diamètre du col du faisceau» est toujours utilisé en

combinaison avec le symbole et son indice approprié: d ou d .
0,u σ0
3.7.6
rayon du col du faisceau
0,u

〈puissance (énergie) circulaire〉 rayon w du faisceau au niveau du col du faisceau, ce qui correspond à la

moitié du diamètre du col du faisceau d
0,u

Note 1 à l'article: Pour clarifier la définition, le terme «rayon du col du faisceau» est toujours utilisé en combinaison

avec le symbole et son indice approprié: w ou w .
0,u σ0
3.7.7
rayon du col du faisceau
σ,0

〈moment de second ordre de la fonction de distribution de la densité de puissance (d'énergie)〉 rayon w

du faisceau au niveau du col du faisceau, ce qui correspond à la moitié du diamètre du col du faisceau d

Note 1 à l'article: Pour clarifier la définition, le terme «rayon du col du faisceau» est toujours utilisé en combinaison

avec le symbole et son indice approprié: w ou w .
0,u σ0
3.7.8
largeur du col du faisceau
d , d
x0,u y0,u

〈puissance (énergie) transmise par une fente〉 largeur du faisceau d ou d au niveau du col dans la

x,u y,u
direction x ou y, respectivement

Note 1 à l'article: Pour clarifier la définition, le terme «largeur du col du faisceau» est toujours utilisé en

combinaison avec le symbole et son indice approprié: d , d ou d , d .
x0,u y0,u σx0 σy0
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ISO 11145:2018(F)
3.7.9
largeur du col du faisceau
d , d
σx0 σy0

〈moment de second ordre de la fonction de distribution de la densité de puissance (d'énergie)〉 largeur

du faisceau d ou d au niveau du col dans la direction x ou y, respectivement
σx σy

Note 1 à l'article: Pour clarifier la définition, le terme «largeur du col du faisceau» est toujours utilisé en

combinaison avec le symbole et son indice approprié: d , d ou d , d .
x0,u y0,u σx0 σy0
3.8 Divergence
3.8.1
angle de divergence
Θ , Θ , Θ
u x,u y,u

〈puissance (énergie) circulaire transmise par une fente〉 angle complet formé par l'enveloppe

asymptotique d'un faisceau divergent qui se propage avec un diamètre de faisceau croissant (largeur)

Note 1 à l'article: Pour les sections circulaires, l'angle de divergence Θ est déterminé à partir du diamètre de

faisceau d . Pour les sections non circulaires, les angles de divergence Θ et Θ sont déterminés séparément à

u x,u y,u

partir des largeurs de faisceau respectives dans les directions x et y,, d et d .

x,u y,u

Note 2 à l'article: Pour les spécifications d’angles de divergence, les indices sont utilisés pour indiquer le diamètre

(la largeur).
EXEMPLE Θ indique que la largeur du faisceau est d .
x,50 x,50

Note 3 à l'article: La définition des systèmes de coordonnées de coordonnées décrits ici ainsi que les définitions

de largeur de faisceau n’englobent pas le cas de l’astigmatisme général.

Note 4 à l'article: Pour clarifier la définition, le terme «angle de divergence» est toujours utilisé en combinaison

avec le symbole et son indice approprié: Θ , Θ , Θ ou Θ , Θ , Θ .
σ σx σy u x,u y,u
3.8.2
angle de divergence
Θ , Θ , Θ
σ σx σy

〈moment de second ordre de la fonction de distribution de la densité de puissance (d’énergie)〉 angle

complet formé par l'enveloppe asymptotique d'un faisceau divergent qui se propage avec un diamètre

de faisceau croissant (largeur)

Note 1 à l'article: Pour les sections circulaires, l'angle de divergence Θ est déterminé à partir du diamètre de

faisceau d . Pour les sections non circulaires, les angles de divergence Θ et Θ sont déterminés séparément à

σ σx σy
partir des largeurs de faisceau respectives dans les directions x et y, d et d
σx σy

Note 2 à l'article: La définition des systèmes de coordonnées décrits ici ainsi que les définitions de largeurs de

faisceau n'incluent pas le cas de l'astigmatisme généralisé.

Note 3 à l'article: Pour clarifier la définition, le terme «angle de divergence» est toujours utilisé en combinaison

avec le symbole et son indice approprié: Θ , Θ , Θ ou Θ , Θ , Θ .
σ σx σy u x,u y,u
3.8.3
nombre d’ouverture effectif

rapport de la distance focale d’un composant optique au diamètre d du faisceau centré traversant ce

composant
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ISO 11145:2018(F)
3.9 Longueur de Rayleigh
3.9.1
longueur de Rayleigh
z , z , z
R Rx Ry

distance, mesurée à partir du col du faisceau, dans la direction de propagation, à laquelle le diamètre du

faisceau et la largeur du faisceau sont égaux à 2 fois leurs valeurs respectives au col du faisceau

Note 1 à l'article: Pour le mode gaussien fondamental:
 
z =
R  
4 λ
 
Note 2 à l'article: En général, la relation zd= /Θ s’applique.
R σσ0
3.9.2
champ lointain

champ de rayonnement d'un laser situé à une distance z du col du faisceau largement supérieure à la

longueur de Rayleigh z
3.9.3
séparation du col astigmatique relative

séparation de col astigmatique divisée par la moyenne arithmétique des longueurs de Rayleigh z et z

Rx Ry
2Δz
Δz =
zz+
RRxy
3.10 Produit caractéristique du faisceau
3.10.1
produit caractéristique du faisceau
produit du diamètre du col du faisceau par l'angle de divergence divisé par 4
d ⋅Θ /4
σσ0

Note 1 à l'article: Les produits caractéristiques du faisceau pour les faisceaux elliptiques peuvent être donnés

séparément pour les axes principaux de la distribution de densité de puissance (d'énergie).

3.10.2
facteur de limite de diffraction

mesure de l'étroitesse de l'accord entre le produit caractéristique du faisceau et celui d'un faisceau

gaussien parfait
d Θ
2 σσ0
M =×
λ 4

Note 1 à l'article: Cette grandeur est égale au quotient des produits caractéristiques du faisceau pour le faisceau

laser réel et pour le mode gaussien fondamental (TEM ), les deux faisceaux ayant la même longueur d'onde.

Note 2 à l'article: Le facteur de limite de diffraction est égal à l'unité pour un faisceau gaussien théoriquement

parfait et à une valeur supérieure à 1 pour un faisceau réel quelconque.
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