レーザー輝度とは？
レーザー輝度は、より正確には放射輝度（ラディアンス）と呼ばれ、レーザーが単位発光面積あたり・単位立体角あたりにどれだけの光出力を放射するかを表します。これはレーザー光源を評価するうえで最も基本的な性能指標のひとつです。単なる出力（パワー）だけでは分からない「エネルギーをどれだけ細く絞り、平行に保てるか」という能力を、輝度ははっきりと示してくれるからです。たとえ出力が同じ2台のレーザーでも、片方のビーム径が大きかったり発散角が広かったりすれば、輝度は大きく異なります。
計算式
輝度は次の式で定義されます。
$$B = \frac{P}{A \cdot \Omega}$$ ただし $$\Omega = \pi \cdot \theta^{2}$$
ここで \(P\) はレーザー出力（ワット）、\(A\) はビームの断面積（平方メートル）、\(\theta\) はビーム発散の半角（ラジアン）、\(\Omega\) はビームの立体角（ステラジアン）です。この2式をまとめると $$B = \frac{P}{A \cdot \pi \cdot \theta^{2}}$$ となり、単位は W·m⁻²·sr⁻¹ になります。
このツールの使い方
レーザー出力、アパーチャ（射出口）でのビーム断面積、そしてビーム発散の半角（ラジアン）を入力してください。ツールはまずビームの立体角 \(\Omega\) を求め、続いて出力を「断面積 × 立体角」で割って輝度を算出します。出力を大きくすれば輝度は上がり、スポットが大きくなったり発散角が広がったりすると輝度は下がります。
計算例
レーザー出力が \(P = 1\ \text{W}\)、ビーム断面積が \(A = 0.0001\ \text{m}^2\)、発散の半角が \(\theta = 0.001\ \text{rad}\) の場合を考えます。立体角は $$\Omega = \pi \times 0.001^{2} \approx 3.1416 \times 10^{-6}\ \text{sr}$$ となります。したがって $$B = \frac{1}{0.0001 \times 3.1416 \times 10^{-6}} \approx 3.183 \times 10^{9}\ \text{W}\cdot\text{m}^{-2}\cdot\text{sr}^{-1}$$ です。
よくある質問
なぜ発散角がそれほど重要なのですか？ 輝度は \(\theta^{2}\) に依存するため、発散角を半分にすると輝度は4倍になります。つまりコリメーション（平行化）が決定的に重要なのです。
輝度は保存されますか？ 損失のない理想的な光学系では、放射輝度（輝度）を受動光学素子で増やすことはできません。維持するか、減らすことしかできないのです。
どの単位を使えばよいですか？ すべてSI単位で統一してください。出力はワット、面積は平方メートル、角度はラジアンを使えば、輝度は W·m⁻²·sr⁻¹ で得られます。
