稳定腔的激光器所发出的激光,将以高斯光束的形式在空间传输。共焦腔中产生的光束具有特殊的结构。它既不同于点光源所发射的球面波,又不同于普通平行光束的平面波,而是一种特殊的高斯光束(亦 称高斯球面波)。下面重点介绍共焦腔中高斯光束的特性与参数。 [#S}L(
S\RjP*H*
一、期模高斯光束 yJkERiJV
Yq-Nk:H|
由波动光学理论可以证明沿某一方向(设为z轴)传播的高斯光束的电矢量表示式为: X YO09#>&
cLj@+?/
e00(xyz)=(a0/w(z))e-(r2/w2(z)e-i[k(z +r2/2r(z)-ф(z)](18-9) 式中a0为常数因子。 Mn7nS:
UE^_SZ
a0/w(z)是z轴上(x=0,y=0)各点的电矢量振幅。w(z)称为z点的光斑尺寸,它是z的函数: Yj99[
c#]
w(z)=w0[1+(zλ/πw02)2]1/2 (18-10) >bWx!M]
_-$O6eZ
w0是z=0处的w(z)值,它是高斯光束的一个特征参数,称最小光斑尺寸,也称为光束的“腰 粗”。r(z)是在z处波阵面的曲率半径,是z的函数: ]V\qX+K
zA4m !l*eM
r(z)=z[1+(πw0?2/λz)2] (18-11) yNMnByg3?
0vbiq
ф(z)是与z有关的位相因子: 28>PmH]7
ф(z)=tg-1λz/πw02 (18-12) !{tkv4
;`Eie2y{M
二、高斯光束的特点 o-"/1 zLg4
4)./d2/E
1.z=0处的情况。将z=0代入式(18-11) 则有limr(z)=∞ 所以有 r2/2r(z)=0 又由(18-12)式 ф=0 FjYih>
{-;lcO D
所以有e(x,y,0)=(a0/w0)e(r2/w2(18-13) 69AgPAv<k
*NzHY;e
(18-13)式说明,光波电矢量的振幅分布是高斯函数,通常就称振幅的这种分布为高斯分布。当r=0(即光斑中心)处振幅a有最大值 即a(000)=a0/w0 当r=w0时有 W&