《激光原理》课件：7-1.ppt

1、7.1 高斯光束的特征参数高斯光束的特征参数第第7章章 高斯光束高斯光束一、基模高斯光束一、基模高斯光束等相位面曲率半径：等相位面曲率半径：光斑半径：光斑半径：高斯光束典型参数高斯光束典型参数发散发散(+)(+)会聚会聚(-)(-)222,2rxyk 式中 沿沿z轴方向传播的基模高斯光束，不管它是由何种结构的稳轴方向传播的基模高斯光束，不管它是由何种结构的稳定腔所产生的，均可表示为定腔所产生的，均可表示为:20f共焦参数：共焦参数：腰斑半径：腰斑半径：f07.1 高斯光束的特征参数高斯光束的特征参数第第7章章 高斯光束高斯光束、f z 参数参数用用w0 ( 或或 f )及位置表征及位置表征 二

2、、基模高斯光束的特征参数的定义二、基模高斯光束的特征参数的定义可以完全确定高斯光束形状与位置的物理量。可以完全确定高斯光束形状与位置的物理量。三、参数类型三、参数类型已知已知 w0 ( 或或 f ) w ( z ), R ( z ), 等参数等参数 201zzf 21zfzzRR20wf 0f发散发散(+)(+)会聚会聚(-)(-)7.1 高斯光束的特征参数高斯光束的特征参数第第7章章 高斯光束高斯光束211( )( )( )iq zR zz、q 参数参数（1）定义：）定义： 2202z( )1()zzfff（2 2）计算：）计算：(z)qzif、wR 参数参数 用用w( z )及及R( z

3、)表征表征 已知已知 w( z ), R( z ) w0 , z 21zfzzRR7.1 高斯光束的特征参数高斯光束的特征参数第第7章章 高斯光束高斯光束证：证：2( )()zzff2fR(z)= z+z222222211zfzifiiqRzfzfzf2222()()()()zfzfz ifqz ifz ifz if z if 讨论：讨论： 腰处的腰处的q参数参数q0=q(0)=if2221ffz221z=Rz + f211( )( )( )iq zR zz(z)qzif7.1 高斯光束的特征参数高斯光束的特征参数第第7章章 高斯光束高斯光束2z( )()zffzfz) z (R2q(z)=

4、z+if211( )( )( )iq zR zzfzfz参数参数wR参数参数 q参数参数7.1 高斯光束的特征参数高斯光束的特征参数第第7章章 高斯光束高斯光束例例1： 某高斯光束波长为某高斯光束波长为 =3.14 m，腰斑半径为腰斑半径为w0=1mm，求腰右方距离腰，求腰右方距离腰50cm处的（处的（1）q参数（参数（2）光斑半径光斑半径w与等相位面曲率半径与等相位面曲率半径R。解：解：0f26063.14 1013.14 10fmq=0.5+i(m)（1）（2）220022z0.5( )111.121zmmf221( )0.52.50.5fR zzmzz=0.5m7.1 高斯光束的特征参数

5、高斯光束的特征参数第第7章章 高斯光束高斯光束例例2：高斯光束在某处的光斑半径为高斯光束在某处的光斑半径为w=1mm，等相位面曲，等相位面曲率半径为率半径为R=0.5m，求此高斯光束（，求此高斯光束（1）该处的）该处的q参数参数 。（2）腰斑半径）腰斑半径w0及腰位置。（光波长为及腰位置。（光波长为 =3.14 m）解：解： （1）623 21113.14 1020.53.14 (10 )iiiqR(m)2 . 04 . 05214221iiiiq（2）2202z( )1()zzfffzfzzR2)(5 . 02zfz12fzf5 . 022zfz122fzf7.1 高斯光束的特征参数高斯光束

6、的特征参数第第7章章 高斯光束高斯光束腰位置在该处左方腰位置在该处左方0.4m60f3.14 100.20.4473.14mmfz21422fffff25052 ff0) 15(ffmf2 . 00f(舍去舍去)12 . 02 . 022z16. 02 . 02 . 022zmz4 . 05 . 022zfz122fzf2fz/ /: :7.1 高斯光束的特征参数高斯光束的特征参数第第7章章 高斯光束高斯光束例例3：高斯光束波长为高斯光束波长为 =3.14 m，某处的某处的q参数为参数为 q=1+i(m)，求（，求（1）此光束腰斑半径）此光束腰斑半径w0及腰位及腰位 置。（置。（2）该处光斑半径）该处光斑半径w与等相位面曲率半径与等相位面曲率半径R。解：解：（1）z=1m f=1m60f3.1410113.14mm腰位置为在该处左方腰位置为在该处左方1m处处（2）211R21212111q1iiimR2212622 3.14 101.4143.14mm