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1、第三章高斯光束的傳輸變換共焦腔和穩(wěn)定諧振腔輸出的是高斯光束，高斯光束的傳輸與經(jīng)典的旁軸光束的傳輸有明顯的差別，但也有一定的相似性。作用：主要用于描述幾何光線(xiàn)通過(guò)近軸光學(xué)元件和波導(dǎo)的傳輸也可用來(lái)處理激光束的傳輸本章討論高斯光束傳輸?shù)奶幚矸椒?，即通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)的傳輸特性：聚焦；匹配；準(zhǔn)直等高斯光束：激光諧振腔發(fā)出的基模輻射場(chǎng)3.1傳輸矩陣ABCD幾何光學(xué),描述光束用兩個(gè)參量r,θ1.直線(xiàn)空間用矩陣描述直線(xiàn)空間光線(xiàn)傳輸光線(xiàn)離軸線(xiàn)的距離r及光線(xiàn)與軸線(xiàn)的夾角θ2.薄透鏡3.折射率n1,n2的界面4.曲率半徑為R的球介質(zhì)
2、面5.曲率半徑為R的球反射面6.復(fù)合光學(xué)系統(tǒng)比如3.2高斯光束及其q參數(shù) ，高斯光束（英語(yǔ)：Gaussianbeam）是橫向電場(chǎng)以及輻射照度分布近似滿(mǎn)足高斯函數(shù)的電磁波光束。許多激光都近似滿(mǎn)足高斯光束的條件，在這種情況里，激光在光諧振腔里以TEM00波模傳播。1.穩(wěn)定腔高斯光束變換為2.高斯光束光斑半徑以雙曲線(xiàn)輪廓向前傳輸,兩個(gè)參數(shù)w(z)和R(z).定義參數(shù)q(z)q(z)稱(chēng)為高斯光束的復(fù)數(shù)曲率半徑.它統(tǒng)一了兩個(gè)參數(shù)w(z)和R(z)z=0處,即束腰處,R(0)→∞,w(0)=w02.高斯光束的傳輸變換光學(xué)
3、系統(tǒng)的傳輸矩陣ABCD1）在自由空間的傳輸2）薄透鏡的變換1.高斯光束的聚焦3.3高斯光束經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)的變換(1)F一定時(shí),w0’隨l的變化關(guān)系(2)l一定時(shí),w0’隨F的變化關(guān)系2.高斯光束的自再現(xiàn)及在諧振腔內(nèi)的應(yīng)用高斯光束在腔內(nèi)某一參考面的光束參數(shù)q,往返一周后為q’,q’=q,傳輸矩陣ABCD穩(wěn)定性條件3.高斯光束的匹配一個(gè)諧振腔產(chǎn)生的單模高斯光束入射到另外一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)(諧振腔,光波導(dǎo),干涉儀等),一個(gè)諧振腔都有自己的本征模,模式匹配的情況下,一個(gè)入射的單模高斯光束只會(huì)激發(fā)起系統(tǒng)一個(gè)相對(duì)應(yīng)的單模4.高斯
4、光束的準(zhǔn)直利用光學(xué)系統(tǒng)壓縮高斯光束的發(fā)散角單個(gè)薄透鏡對(duì)高斯光束變換后,束腰w0’不管F,l取何值,不可能使θ’=0.但為θ’<θ,要求w0’>w0,當(dāng)w0’達(dá)到最大,θ’達(dá)到最小.對(duì)給定的w0和F,l=F時(shí),w0’達(dá)到最大F一定時(shí),l=F時(shí),w0’達(dá)到最大,θ’達(dá)到最小,并且F越大,θ’越小;另外,w0越小,θ’越小第一步先把擬準(zhǔn)直的高斯光束用一個(gè)短焦距透鏡聚焦,以獲得極小的腰斑,然后再用一個(gè)長(zhǎng)焦距的透鏡提高其方向性,實(shí)際上是一個(gè)倒裝的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)
