激光原理第8讲a(2.11).ppt

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1、高斯光束通过光学系统高斯光束的复曲率半径像方高斯光束束腰半径公式像方高斯光束束腰位置公式像方束腰曲率半径四.高斯光束成像与几何光学成像规律比较1.当满足条件：即物方高斯光束束腰与透镜物方焦平面的距离远大于物高斯光束的共焦参数时，像方高斯光束的束腰位置公式中分母第二项可忽略。即：几何光学成像公式透镜成像放大率公式定义腰斑放大率2.若条件不满足，则像方高斯光束束腰位置公式中分母第二项不可忽略。此时高斯光束的传输行为与几何光学傍轴光线行为差异甚大。几何光学：高斯光束：几何光学：高斯光束：可能有成虚像可能成实像例：实际应用中，为了提高激光的光功

2、率密度，需要对高斯光束聚焦。为了减小光束发散角，从而能量不会随距离很快散开，需要对高斯光束准直。一.高斯光束的聚焦()1.核心问题：2.11高斯光束的聚焦与准直由公式，画出随系统参数的变化曲线图，进而选择系统参数使。但实际上不可选，只能选和。①当lF时，a).当时，：入射到透镜表面的光束半径b).当时，若同时满足F越小l越大聚焦效果越好此时

3、，只有透镜才有聚焦作用。③当l=F时，达最大值：④总结a.若Ff，即或才能聚焦否则不能聚焦要使要求3.l一定时，随F的变化情况才有聚焦作用当时,当时,当时,其中表示入射到镜面上时的等相位面的曲率半径。二.高斯光束的准直高斯光波平面光波1.单透镜对高斯光束发散角的影响准直后发散角：有限，无论l，F取何值都不可能使。说明不可能用单透镜将高斯光束转换为平面波。2.利于单透镜准直的条件当l=F时（即入射光束的束腰处在透镜的物方焦面上）有：在l=F的条件下，F越大，越小，方向性越好。如果预先将高斯光束聚焦，以获

4、得极小的腰斑，然后再用一个长焦距的透镜来改善其方向性，可获得理想的准直效果。3.利于倒装望远镜准直因此其中：称为副镜，称为主镜。。4.准直倍率定义：望远镜的准直倍率从上式可知：望远镜对高斯光束的准直倍率M’，不仅与望远镜的结构参数M有关，还与高斯光束的共焦参数f及腰斑与副镜的距离l1有关。要获得良好的聚焦效果：使用短焦距透镜光腰远离透镜焦点(l>>f,l>>F)取并设法满足条件双透镜聚焦三.总结要获得良好的准直效果：利于倒装望远镜使用准直倍率M大的望远镜腰斑与副镜的距离l1尽量大，，由此，满足稳定性条件，为稳定腔。10.今有一球面腔，解

5、：该球面腔的g参数为。试证明该腔为稳定腔；求出它的等价共焦腔的参数；在图上画出等价共焦腔的具体位置。由等价共焦腔腔心位置及焦距公式得16．某高斯光束腰斑大小为w0=1.14mm，l=10.6mm。求与束腰相距30cm、10m、1000m远处的光斑半径w及波前曲率半径R。解:入射高斯光束的共焦参数根据z30cm10m1000m1.45mm2.97cm2.96m0.79m10.0m1000m17．若已知某高斯光束之=0.3mm，。求束腰处参数值，与束腰相距30cm处的参数值，以及在与束腰相距无限远处的值。解：入射高斯光束的共焦参数根据可得束

6、腰处的q参数为：与束腰相距30cm处的q参数为：与束腰相距无穷远处的q参数为：