1 高斯光速聚焦
如图,当透镜放置在高斯光速的束腰位置时
如果入射的高斯光束的焦深2z0比透镜的焦距f大很多,
当一束平行光入射到一个聚焦透镜时,出射光是汇聚在焦面上的,由于高斯光束的束腰位置波面近似平面波,因此当透镜放置于束腰位置时,高斯光束也出现类似平面波的聚焦现象。不同的是,在光学中平面波的聚焦焦点光斑(理想时)是一个点,而高斯光束即便理想时也是在焦面上的束腰焦斑,且束腰W0'大小与入射波长及透镜焦距成正比。
2 高斯光束的中继
一个高斯光束束腰为W0,波长为λ,用一系列相同的焦距为f,间隔均为d的透镜相继会聚传播,保持出射光束与入射光束相同,形成透镜中继,如图所示。出射的光束与入射光束相同,即W0'=W0。对于放大倍数M=1系统,因为z'-f=z-f,即z'=z=d/2,则可以推出当上述条件成立时的前提:d≤4f。
3 高斯光束的扩束
要使高斯光束有较好的准直与扩束,就必须采用两个透镜,如图所示。设两个薄透镜的焦距分别为f1与f2,人射光東初始参数为(W0, z0),被第一个透镜聚焦成(W0",z0"),被第二个透镜变换为(W0',z0')。第一个透镜选取短焦距,以便减少光束的焦深2z0",并用第二个长焦距的透镜进行准直,当束腰位置为无限远时光束有最好的准直,因此W0"最好位于第二个透镜的焦点附近。整个系统类似于倒置的开普勒望远镜。
资料:
1《光电子学》
2<fundamentals-of-photonics>