Publicação: Novo método para medição da largura de feixes gaussianos utilizando imagens de laser speckle
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CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::AREAS CLASSICAS DE FENOMENOLOGIA E SUAS APLICACOES::OTICA, CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
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Resumo
Este trabalho apresenta um novo método para medir a largura de feixes de laser gaussianos utilizando a análise de imagens de laser speckle. A técnica aproveita a relação
inversa entre o tamanho dos grãos de speckle e a largura do feixe, permitindo medições
precisas por meio de processamento de imagens e análise estatística. Os resultados foram
validados comparando as medições baseadas em speckle com métodos tradicionais, como
o imageamento direto do feixe utilizando uma câmera e um perfilômetro comercial com
varredura de fenda, mostrando excelente concordância. Diferentemente dos métodos convencionais, que enfrentam limitações relacionadas à resolução dos pixels do sensor, essa
abordagem conseguiu medir cinturas de feixes tão pequenas quanto (1.87 ± 0.02) µm,
menores do que o tamanho de um único pixel da câmera. Além disso, o sistema fixo e sem
partes móveis proporciona maior estabilidade e reprodutibilidade. Este trabalho destaca
as vantagens do método baseado em speckle para diagnósticos ópticos, apresentando-o
como uma alternativa capaz de superar limitações das técnicas tradicionais.
Abstract
This work introduces a novel method for measuring the beam waist of Gaussian laser
beams using laser speckle analysis. By leveraging the inverse relationship between speckle
grain size and beam size, the proposed approach achieves precise measurements through
image processing and statistical analysis of speckle patterns. The methodology was validated by comparing results from speckle-based measurements with those obtained using
direct imaging and a commercial slit-scanning beam profiler, demonstrating excellent
agreement. Unlike conventional beam profiling methods, which are constrained by pixel
resolution limitations, this technique resolved tightly focused beam waists as small as
(1.87 ± 0.02) µm, smaller than the camera sensor pixel size. Furthermore, the static setup,
free of moving parts, enhances stability and ensures reproducibility. This method highlights the advantages of the speckle-based approach for laser diagnostics and its potential
to overcome the limitations of conventional profiling techniques.
Palavras-chave
Feixe gaussiano, Gaussian beam, Cintura do feixe, Laser speckle, Metrologia óptica, Beam waist, Laser speckle, Optical metrology
Citação
BESSA JUNIOR, Erasmo Carlos. Novo método para medição da largura de feixes gaussianos utilizando
imagens de laser speckle. 2025. 35 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Física de Materiais) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025.