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1、高斯光束 通常情形,激光谐振腔发出的基模辐射场,其横截面的振幅分布遵守高斯函数,故称高斯光束. 我们常常会收到客户关于光斑大小的查询,其实问的就是光斑的束腰直径或束腰半径.束腰,是指高斯光绝对平行传输的地方.半径,是指在高斯光的横截面考察,以最大振幅处为原点,振幅下降到原点处的0.36788倍,也就是1/e倍的地方,由于高斯光关于原点对称,所以1/e的地方形成一个圆,该圆的半径,就是光斑在此横截面的半径;如果取束腰处的横截面来考察,此时的半径,即是束腰半径.沿着光斑前进,各处的半径的包络线是一个双
2、曲面,该双曲面有渐近线.高斯光束的传输特性,是在远处沿传播方向成特定角度扩散,该角度即是光束的远场发散角,也就是一对渐近线的夹角,它与波长成正比,与其束腰半径成反比,计算式是:2*波长/(3.1415926*束腰半径),故而,束腰半径越小,光斑发散越快;束腰半径越大,光斑发散越慢.光斑描述如下图: 我们用感光片可以看到,在近距离时,准直器发出的光在一定范围内近似成平行光,距离稍远,光斑逐渐发散,亮点变弱变大;可是从光纤出来的光,很快就发散;这是因为,准直器的光斑直径大约有400微米,而光纤的光斑直径
3、不到10微米.同时,对于准直器最大工作距离的定义,往往可理解为该准直器输出光斑的共焦参数,该参数与光斑束腰半径平方成正比,与波长成反比,计算式是:3.1415926*束腰半径*束腰半径/波长.所以要做成长工作距离(意味着在更长的传输距离里高斯光束仍近似成平行光)的准直器,必然要把光斑做大,透镜相应要加长加粗. 我们对于准直系统的计算,理论根据就是高斯光束的传输特性计算式.对于线度远大于输入光斑的透镜来讲,该输入光可视为点光源,其远场发散角就是该点光源的"边沿线"夹角;于是我们可根据透镜的具体参数,简
4、单的用几何光学的方法计算该准直系统的光斑大小和最大工作距离. 而从高斯函数,我们可以计算当通光孔径多大时,光能的损失是多少.并不是通光区直径等于或略大于光斑直径时,光能就可以完全通过,事实上,此时的损耗高达0.6dB.简单的估计,是让通光直径是光斑的2倍或以上.
