DOE光教元件之高斯光束的流传

理论和实践已证明，在大概存在的激光束情势中，最紧张且最具典范意义的便是基模高斯光束。无论是方形镜腔照旧圆形镜腔，基模在横截面上的光强漫衍为一圆斑，中间处光强最强，向边沿偏向光强渐渐削弱，呈高斯漫衍。是以，将基模激光束称为高斯光束。

激光束腰和漫衍

为了得到高斯光束光学的准确道理和限定，有须要了解激光束输出的特性。在TEM（横模和纵模为0）模式下，光是从激光开始辐射，就像一个含有高斯横截发光剖面的完善平面波，高斯形状被激光内部的尺寸大概某种光学序列的限定光圈在某个直径处被截断。为了指定和叙述激光光束的流传特性，我们一定给它的直径下一些界说。广泛被采纳的界说是光束发光（最猛烈）峰值，轴向大概数值的地方的直径衰减1/e2（13.5%）。

束腰，是指高斯光肯定平行传输的地方。半径，是指在高斯光的横截面观察，以最大振幅处为原点，振幅降落到原点处的0.36788 倍，也便是1/e*e 倍的地方，因为高斯光关于原点对称，以是1/e*e 的地方形成一个圆，该圆的半径，便是光斑在此横截面的半径；假如取束腰处的横截面来观察，此时的半径，便是束腰半径。沿着光斑进步，到处的半径的包络线是一个双曲面，该双曲面有渐近线。高斯光束的传输特性，是在远处沿流传偏向成特定角度扩散，该角度便是光束的远场发散角，也便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，盘算式是：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。

衍射效应使光在流传历程中向横向流传。是以它不行能有一个被准确校准的光束。激光光束的流传可以被纯衍射理论准确地猜测。特别征象小到在这里可以齐备不消去思量。在非常通常的情形下，光束流传可以小到被纰漏。下面的方程准确地形貌了光束的流传，由此可以很简单地看出激光光束的本领和限定。

近场和远场的分别

不像通例的光束一样，高斯光束不是线性的漫衍。靠近激光的时间，漫衍角度黑白常的小的。阔别激光的时间，漫衍角如上形貌靠近渐进的限定。界说为光束半径通过2的平方根身分流传的间隔，鄙人面式中给出

在光束腰（z=0）的地方，波阵面越发平展。同样地，在z=∞处，波阵面也越发平展(R（∞）= ∞)。随着光束从腰部流传，波阵面的曲率是以一定增添到最大值而且紧接着开始降落，如下图所示。Raleigh范畴，思量到在近场漫衍和中波段漫衍之间的区分线，是从波阵面曲率最大值腰部的间隔。远场漫衍（数值盘问激光器阐明）一定在弘远于ZR（通常大于10nbsp即充足）的时候才气别丈量。这黑白常紧张的区别，由于在一个光学序列中对点巨细和别的参数的盘算会在近场大概中场漫衍被利用时变得禁绝确。对付一个牢牢被聚焦的光束，从腰部（聚核心）到远场的间隔仅仅是几毫米大概更小。对付从激光直射光束，远场间隔可以按米的数目级来丈量。