第二章光学谐振腔理论-第8节-高斯光束的传输(精品).ppt

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1、高斯光束的传输与变换式中 方形球面方形球面镜镜共焦腔的行波共焦腔的行波场场 方形球面方形球面镜镜共焦腔的行波共焦腔的行波场场 光束宽度变换光束宽度变换 基模高斯光束远场发散角z zx,yx,y0w w2=w w0s0w w0q qfL=2远场发散角远场发散角远场发散角远场发散角等相位面变化与等价共焦腔等相位面变化与等价共焦腔任意任意一个一个共焦腔与共焦腔与无穷多个无穷多个稳定球面腔等价。稳定球面腔等价。任意任意一个一个稳定球面腔稳定球面腔唯一地唯一地等价于某一个共焦腔。等价于某一个共焦腔。等价共焦腔等价共焦腔cR21RI II021z zz zc等价共焦腔等价共焦腔f实际稳定腔实际稳定腔L等价

2、共焦腔等价共焦腔等价共焦腔等价共焦腔一般稳定球面腔（R1,R2,L)行波场的基模光斑尺寸为等价共焦腔等价共焦腔镜和镜上的基模光斑尺寸为：等价共焦腔等价共焦腔谐振频率谐振频率 得方形镜稳定腔模的谐振频率为 远场发散角远场发散角高阶横模的远场发散角基模高斯光束的特征参数基模高斯光束的特征参数基模高斯光束的特征参数基模高斯光束的特征参数基模高斯光束的特征参数变换规律基模高斯光束的特征参数变换规律1、自由空间传输、自由空间传输z？基模高斯光束的特征参数变换规律基模高斯光束的特征参数变换规律1、自由空间传输、自由空间传输高斯光束的特征参数变换规律高斯光束的特征参数变换规律2、薄透镜变换、薄透镜变换 可得

3、薄透镜对傍轴光线的变换矩阵为高斯光束的特征参数变化规律高斯光束的特征参数变化规律n可以产出可以产出q参数经过薄透镜变换时，参数经过薄透镜变换时，光束宽度项不变光束宽度项不变，只是只是等相位面项发生变化等相位面项发生变化，所以：，所以：高斯光束的特征参数变化规律高斯光束的特征参数变化规律A2（x,y)B1B2f(f,0)A1由透镜引入的位相变化为：高斯光束的特征参数变化规律高斯光束的特征参数变化规律透镜入射面透镜入射面透镜出射面透镜出射面所以出射面的等相位面分布为：高斯光束的特征参数变化规律高斯光束的特征参数变化规律高斯光束的特征参数变化规律高斯光束的特征参数变化规律 可得薄透镜对傍轴光线的变换

4、矩阵为变换公式的应用变换公式的应用ABCD变换前束腰变换后束腰变换公式的应用变换公式的应用A(束腰）A-B（自由空间传输）B-C（透镜变换）C-D（自由空间传输）D（束腰）变换公式的应用变换公式的应用在D点R为无穷大所以：变换公式的应用变换公式的应用变换公式的应用变换公式的应用n光束宽度项：变换公式的应用变换公式的应用同同几何光学类似几何光学类似变换公式的应用变换公式的应用变换公式的应用变换公式的应用变换公式的应用变换公式的应用n高斯光束的准直与聚焦作业11.今有一个球面腔 R1=120mm,R2=200mm,l=80mm,激光输出镜为R2a.证明该腔为稳定腔，求出它的等效共焦参数，并画出示意

5、图。b.沿激光传输方向，距离输出镜R2 100mm 的位置放置一个薄凸透镜，透镜焦距为f100mm，试计算由谐振腔输出的光束经透镜f变换后的束腰距离透镜f的距离，并画出示意图。(利用q参数的ABCD定律计算)作业2n一个光学谐振腔由两个平面反射镜M1和M2以及一个凸透镜组成,两个平面反射镜的间隔为L，凸透镜位于光学谐振腔中间（如图），试用ABCD矩阵和q参数方法证明该光学谐振腔的稳定性条件.M1M2FL/2L/2作业32.半导体激光泵浦固体激光器中常采用端面泵浦的形式。设固体激光器的腔型为平-凹腔，凹面镜的曲率半径为R=100mm，试求：a.当该谐振腔为稳定腔时腔长L应满足的条件 b.近似画出腔内束腰半径随L变化的曲线L