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高斯光束的聚焦高斯光束入射到短焦距透镜时的聚焦情形.ppt

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高斯光束通过薄透镜时的变换
1. 透镜的成像公式: ,注意参数的正负。
从波动光学的角度讲,薄透镜的作用是改变光波波阵面的曲率半径。
2. 从光波的角度看,规定发散球面波的曲率半径为正,会聚球面波的曲率半径为负,则如图4-15所示,成像公式可改写为:
图4-15 球面波通过薄透镜的变换
实际问题中,通常和是已知的,此时,则入射光束在镜面处的波阵面半径和有效截面半径分别为:
3. 将透镜的变换应用到高斯光束上。如图4-16所示,有以下关系:
①
②
图4-16 高斯光束通过薄透镜的变换
4. 由①和②式可求得出射光束在镜面处的波阵面半径和有效截面半径。
这样我们可以通过入射光束的、来确定出射光束的、了。
图4-16 高斯光束通过薄透镜的变换
(1) 短焦距:即
高斯光束的聚焦

(2) 短焦距时
(4) 由前面的结论可得:
(3) 在满足条件和的情况下,出射的光束聚焦于透镜的焦点附近。如图4-17所示,这与几何光学中的平行光通过透镜聚焦在焦点上的情况类似。
图4-17 短焦距透镜的聚焦
(5) 即缩短和加大都可以缩小聚焦点光斑尺寸的目的。
高斯光束的聚焦

前一种方法就是要采用焦距小的透镜
后一种方法又有两种途径:一种是通过加大s来加大;另一种办法就是加大入射光的发散角从而加大,加大入射光的发散角又可以有两种做法,如图4-18和图4-19
图4-18 用凹透镜增大ω后获得微小的ω’0
图4-19 用两个凸透镜聚焦
(6)
高斯光束的聚焦

这与几何光学中物、象的尺寸比例关系是一致的。
通过以上的讨论我们看到,不论是聚焦点的位置,还是求会聚光斑的大小,都可以在一

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