第4章 激光的基本技术课件.ppt

第4章激光的基本技术(1),其成象公式描述了物象关系物理光学则把透镜的作用看成是使光波得到变换,把如图所示的发散球面波变成会聚球面波。若将发散球面波的曲率半径记做正R,会聚球面波的曲率半径为负R,透镜的作用可记做:透镜的作用就是改变光波波阵面的曲率半径。在傅里叶光学中透镜的作用则是提供附加位相因子从不同角度对透镜的物理作用有不同的解释其实质是一样的。图4-15球面波通过薄透镜的变换高斯光束通过薄透镜时的变换透镜的变换应用到高斯光束上,如下图所示,有以下关系薄透镜假设:透镜足够薄至使入射高度和出射高度不变图(4-16)高斯光束通过薄透镜的变换入射光束在镜面处的波阵面半径和有效截面半径分别用上页的公式计算出出射光束的波阵面半径和有效截面半径利用出射光束在镜面处的波阵面半径和有效截面半径计算出其束腰半径和束腰位置图4-:即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-:。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-、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,都可以在一定的条件下把高斯光束按照几何光学的规律来处理。sssffssfssfsf'1)()(1)(100002202200022000=»¢Þïþïýü»¢»¢Þïïïþïïïýü>>=+=¢Þïïþïïýü+=»¢腰到透镜的距离s等于透镜焦距f的情形(1)(2)同理有:(3)根据高斯光束的渐变性可以设想,只要和相差不大,高斯光束的聚焦特性会与几何光学的规律迥然不同。图(4-20):改善光束的方向性,压缩光束的发散角。可以看出,增大出射光束的腰粗就可以缩小光束的发散角。选用两个透镜,短焦距的凸透镜和焦距较长的凸透镜可以达到准直的目的。M’是高斯光束通过透镜系统后光束发散角的压缩比。M是倒置望远镜对普通光线的倾角压缩倍数。由于f2>f1,所以M>1。又由于>0,因此有M’M>1