2.7 高斯光束聚焦和准直.ppt

第十一节高斯光束的聚焦与准直
提高激光的光功率密度-对高斯光束聚焦。
减小光束发散角,提高能量传输距离对高斯光束准直。
一、高斯光束的聚焦( )
, 选择和使最小
2、一定时, 随的变化情况。
(1)当l <F 时, ;当 l =0 时, 达到最小。
将 l =0 代入像方束腰位置公式得像方束腰最小时的位置为:
像方束腰最小时的腰斑放大率:
由公式说明什么?
若进一步有,则最小束腰大小和位置分别为:
(2)当l >F 时, ;当时, 达最小。
此时,最小腰斑及位置为:
—过渡到几何光学情形!
一般地,当时,
入射到透镜表面的光束半径。
若进一步有,则
(3)当l =F 时, 达最大值:
只有,即时,
透镜才有聚焦作用。
由公式说明此时是否聚焦?
也称为瑞利长度
(4) F一定时的聚焦规律小结
有聚焦作用。

只有当时,才具有聚焦作用,F越
小,聚焦效果越好。

4、高斯光束聚焦小结
(1) 选用短焦距透镜。
只要,即,则无论l 如何透镜总
3、一定时, 随的变化情况。
到达镜面的波面曲率半径
(2) 让物光束腰斑远离透镜焦点,满足和
(3) 取,并设法满足条件。
二、高斯光束的准直
1、核心问题:减小发散角,提高方向性。
途径:提高光束束腰半径
选择 F、l 取值
2、单透镜法选取大F 使l=F
2、双透镜法(倒置望远镜准直)
使用第一个短焦透镜缩小束腰半径为,同时使束腰位于另一大焦距透镜物方焦平面上,经第二透镜后光束准直
l
短焦透镜(副镜)上光斑半径
在短焦透镜焦平面上???
准直系统的准直倍率
倒置望远镜的放大率
第十二节高斯光束的自再现变换与稳定球面腔
一、高斯光束的自再现
定义:如果一个高斯光束通过某个光学系统后其结构不发生变化,即参数或不变,则称这种变换为自再现变换。
须满足
在透镜变换中
须满足
二、高斯光束自再现的方法
透镜、球面反射镜、稳定球面腔
三、利用透镜实现高斯光束的自再现
q0= if f =  w02/
q0= if f =  w02/