Editorial Feature

高斯光束 - 定义和参数

高斯光束是具有强度分布的电磁辐射束,并且由高斯函数表示的横向电场。高斯梁以物理学家和Mathematician Johann Carl Friedrich Gau命名β.

在衍射限制透镜折射之后,高斯梁被转换成具有不同一组参数的另一个光束。表示高斯光束的数学函数是柱形形式的亥姆霍兹方程的结果。该功能用于计算光束的电场的复幅。

数学表达

为了施加近轴近似,高斯梁被考虑在小光束发散的条件下。用于计算单色光束复合电场幅度的数学表达,沿着波长沿z方向传播λ, is given by:

    E(r,z) = E0[W.0/ w(z)] exp(-r2/ w(z)2)EXP(-I [KZ– arctan z/zR + kr2/ 2r(z)]))

在哪里:
     E0 = peak amplitude
     w0 = beam radius
     k = wave number = 2π/λ
     zR = Rayleigh number
     R(z)=波前的曲率半径。

高斯光束的参数

高斯光束的几何和性质使用一组参数确定,包括以下内容:

  • 光束分歧
  • 曲率半径
  • 斑点尺寸,或光束宽度
  • Rayleigh Range和Confocal参数
  • 粪便阶段
  • 复杂光束参数

谐振器模式

高斯模式是光学谐振器的最低订单模式,沿横向设置。稳定的谐振器将具有均匀的光学介质和介质之间的扁平或抛物面表面。因此,基本横向模式中的激光通常发射靠近高斯形状的梁。

另一方面,高横向顺序的模式称为Laguerre-Gaussian或Hermite-Gaussian功能。可以通过m估计与高斯梁形状的任何偏差2 因素。具有最高光束质量的高斯光束对应于m2 = 1.

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