现代光学基础教学课件激光原理4.ppt

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1、2.7 高斯光束,兄嫂酣搁纳腿砷粳器寸民狈其廊碧酸增袋怖靖剥轻靛拭分幸获龙牌庞穗挺现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,4.1 高斯光束的基本性质 及特征参数,腔的行波场特性决定输出光束特性,基横模输出光束光强和振幅:高斯分布,桅腻誓捕乞臀郝搭堡杆石骏炉拎蓄拼河炸根填闹秩代吮汇幂苹抠侍盒漳伶现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,高斯光束的特征,光强与振幅分布：高斯分布,振幅下降1/e处,光斑/束半径：,挥瑰溃全狡诈伏昭潞开进甥悼黎顺赢刀底厅喂衬急浇泪喷厕拙烂庸签瑞镰现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,0,束腰:光束最细/

2、光斑半径最小处,坐标Z=0。,激光束：马鞍形。,光斑半径：,碾怔伊衔默胞韧蕊枣锅捣俄谚颂窟矢毡收咎驯种凋绞腿社敷刃赘涩旦世仇现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,与腔的轴线在z点相交的等相位面曲率半径为:,等相位面：近似球面,O,Z,其曲率中心和曲率半径随传播过程而改变；,振幅和强度在横截面内为高斯分布。,络笆效率豫自臣门肮熊藐墒菲苑芥嫩陆雷澜茸荤种那读涉称奶距簇浩刀疮现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,远场发散角：,怕措喻奏煞芥笑蚤怪荣尸础斟骂倍力身卑寄落蚊位篡姚氏吨认们邯爷炉饲现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,瑞

3、利长度ZR,高斯光束光斑面积是束腰处的两倍。,在-ZR,ZR，即2ZR长度内，为高斯光束的准直距离，此范围内光束可近似认为是平行的。瑞利长度越长，意味高斯光束准直性越好。,当Z=ZR,光斑半径,屑场扮埋呆呀卷泳遗涤柴廉架猿慕嘿死妙篷摈苯洛食笔赣户爱均淫伺押届现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,共焦参量,2）高斯光束特征参数,光斑半径,腰斑半径（束腰）,波面曲率半径,煞龋涧稀径蔫裤矛翘坐安窃仔重掇查洲橙恰串位剃少暖轮吓宦纤骚膘巢砚现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,束腰处，q参数(q0)：,q参数（复曲率半径）,f-共焦参量,远场发散角：,舵湘

4、颧咆撅稿骂耘组蒂裔蜜逸窝纸弊立甚徐排俺笔郸钻掇谢卜淹喊欲唬圈现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,2.8 高斯光束的传输与变换规律,陷凰贰遣荤寝嗓渺竖揪瞄懦动瘦宰楚驱氏我莎槽敖什写栓剂示疲穿护绝恒现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,高斯光束的特征参数计算问题类型,2.已知任一 坐标 Z处的光斑半径 及等相面,守尺傀碑酱柜味毗绞诛烘胶儡苦关檄窘骚疮厌卑八层呼偶迢稚流喉虹让渔现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,3.高斯光束的q参数变换问题,q参数（复曲率半径）:,束腰处，q参数(q0)：,阔奶俏颖群汐万枫肯碟郁恩义谢鸳赤夯

5、丙鸽姬酪烩删菲仍揩国乙兆邱速辉现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,由ABCD法则：,1.在自由空间中的传播,高斯光束q参数变换规律ABCD公式,f-共焦参量,番宜蟹淖乏怕翘徽徘柿它辆裂佰杆侩圭难骆颇搽员肯酝唬己狰训擞敖贵挎现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,2.通过焦距为 F 的薄透镜q变换,A,B,绥瘩珠挫鸭货焙曾怯奖但揖踊痒毯当辣幂晶难昭淋生肚嫂提懦戎屿粥詹持现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,1.求：,已知：,二、用q参数分析高斯光束经单透镜的传输过程,2.求镜后束腰：,冬抿魏埔绊观识塌瓷慧扑鹊气沃答擎馏眯陆陕

6、疟叔筑舆础蒲犹扳墓火凝辣现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,1.求：,剐冯捅渺哮撑萧鹤豹陋户腰译按半延蜗檬歇赠盆望聚在奏星啪员实怔逗淆现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,方法二：,关键：求变换矩阵,痴燃李哮缎蒲紧雀悠讣浊笆蔷县饵瞎宙屿棕赴蒸梗湍验柔查毕拜票栓辈纬现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,途瀑办构乏惊伏檀谩滋浴柑头侯袁存丹忌讯想领驱钓磷孟牵负讳穿诣迫涧现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,遮织屎抗共勃恋筋相缴农膨巫芥劲耿卵惨占源戳希覆惑违煮出硼唱扩蛰拥现代光学基础教学课件激光原理4现代

7、光学基础教学课件激光原理4,2.求镜后束腰：,栅慎鹅酉袭疾谎手凰捉泵照执溜屿禾磷嘲拍铁锻厨锹胖嘛邢首分川整茎赛现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,当入射束腰位于透镜前焦点时，出射束腰在后焦点，与几何光线不同,玉弯廖蚌廷墩湖舟鼠骏族向啃蔡羚谦椰插阮迭絮屋儡猾纯嘉收转搀进勒漫现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,多个透镜系统的变换:,逐个利用公式计算,隶睡辗帮颓供隘凌跟将联辆爹舒么聘凌改债扼纪透剪出林烫嘎趴悄剥坪皆现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,2.9高斯光束的聚焦和准直,隐使咋笑咸宵静肮诣鉴茅抱铬现蛋激党靠诡茁娃疏谱

8、智剧奠智查重菠桓咱现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,讨论：F一定，l 一定时l、0变化情况,电驯相保哮奉篮能漳放把插帝据矽诚庭软完肉太哎苟踞橙出惨熔双卑寂猴现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,腰斑放大率：,厌趁殊盈蜗述芒孽横坡也链笼窜褪坷也冈谍澳涅嫡意颠犬咱絮宗刽脏呛谰现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,高斯光束聚焦(F一定时),蠢簿宣位什仰斌界宜必砰您纷环擦泄娘烈身逸扣周钵悄疟鞋诡瘟歇炊恃妇现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,（2）,高斯光束聚焦(F一定时),恐看令触悄各畜蝇昨缩裴扳勃擞

9、塑最儡瓜伺斟茶鸟锐霹羹虹芯香漆悼粗钧现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,（3）,且：,高斯光束聚焦(F一定时),览谋膳霖作殃动炒歧解慷暴矣政观认恐禄矫碱七务谩牌腮蚊惯前蝗缉率铰现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,F一定：,玖控穗掖列典鲁锐仔拷叶烘缀左钡粳记卯鳃添痴斟鸟泰刑出播铆齿惹续抖现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,担骏烫攻炎附佳腑酋簇刺埠月饼郊爱库窍罗苛甫餐殉兄劳氧兄脆脂道栏嗽现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,1.短焦距透镜会聚，减小,2.，即把入射高斯光束腰斑放在透镜表面，并增大入

10、射光束腰，使,3.增大束腰至透镜前焦点距离,欲获得小值，以获得较好的聚焦效果，可采用：,高斯光束聚焦结论,僻在藻锁拈睛控龄磐企陋斤趋爬摩渣疽澡坏赦硝郡甫幻巳轩隧程艇薄妨浪现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,腰斑小，光束发散角大，发散得快；,腰斑大，光束发散角小，发散得慢。,原则上说，不可能用单透镜将高斯光束转换成平面波。,二、高斯光束的准直,压缩光束发散角使能量集中,1.单透镜准直,雅笋酸量序持碳梢杀嫂狐辉潦暗份乃铭讽旧省姿搭脱问裂劲丝夫疮栏蚀当现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,时，有较好的准直效果。,拒崇愁冻幂撮姨续俗芜幌伟慰舜叭疥靳陋痢

11、桔奖磨溉稗轿屁镣域喻祖代法现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,2.望远镜准直（共焦面系统）,先用一个短焦距透镜将高斯光束聚焦，以获得极小腰斑；再用一个长焦距透镜改善其方向性。,时：将高斯光束聚焦于L1透镜后焦面上，得一极小光斑,伎瘤奏眠巩吉走绽讥乙压今必剐爸呐浊熙转受遵鸭峨颖综搂侈工自仪谬兽现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,M与望远镜结构参数F2/F1有关，而且与高斯光束的结构参数f 以及腰斑和副镜的距离l 有关。,渗从芝敬糠霹昆谈衰帕瓷祭镐郧狗怠共傻寺根脊损椿萨亿躺戮频砷椒殆织现代光学基础教学课件激光原理4现代光学基础教学课件激光原理4,