高斯光束传播的详细说明

理论和实践证明，在可能的激光束形式中，最重要和最典型的是基模高斯光束。不管是方形镜腔还是圆形镜腔，其横截面的基本模的光强度分布都是圆点，中心的光强度最强，光强度朝着中心逐渐减弱。
边缘，显示高斯分布。因此，基模激光束被称为高斯光束。
激光束腰和分布为了获得高斯光束光学器件的精确原理和局限性，有必要了解激光束输出的特性。在TEM（横向模式和纵向模式为0）模式下，光从激光器辐射，就像具有高斯截面发射轮廓的理想平面波一样。
高斯形状受到激光器尺寸或特定光学序列的限制。将其切成一定直径。
为了指定和讨论激光束的传播特性，我们必须对其直径进行一些定义。常用的定义是光束发光的峰值（最强），轴的直径衰减或1 / e2（13.5％）的值。
束腰是指高斯光以绝对平行的方式透射的地方。半径是指高斯光的横截面。
以最大幅度为原点，幅度下降到原点的0.36788倍，即1 / e * e倍。由于高斯光是关于原点对称的，所以1 / e * e形成一个圆，所以圆的半径就是光斑横截面的半径；如果以束腰的横截面进行检查，则此时的半径为束腰的半径。
沿该光点，到处的半径包络是一个双曲面，该双曲面具有渐近线。高斯光束的传输特性是，它沿传播方向以一定角度散布一定距离。
该角度是光束的远场发散角，它是一对渐近线之间的角度，与波长及其光束腰部半径成比例。与之成反比，计算公式为：2 *波长/3.1415926*束腰半径），因此束腰半径越小，光斑发散越快；反之，束腰半径越小，光斑发散越快。
束腰半径越大，光斑发散就越慢。衍射效应导致光在传播过程中横向传播。
因此，不可能具有精确对准的光束。可以通过纯衍射理论准确地预测激光束的传播。
异常非常小，因此可以在此处忽略。在非常普通的情况下，光束传播可能很小，可以忽略不计。
下面的等式准确地描述了光束的传播，因此您可以轻松地看到激光束的功能和局限性。近场和远场之间的差异不像规则光束，高斯光束也不是线性分布的。
当接近激光时，分布角非常小。当远离激光时，分配角如上所述接近渐进极限。
定义为光束半径经过平方根因子2的距离，该距离在以下等式中在波阵面较平坦的光束腰部（z = 0）处给出。类似地，在z =∞时，波前也更平坦（R（∞）=∞）。
当光束从腰部传播时，波前的曲率因此必须增大到最大，然后开始减小，如下图所示。考虑到近场分布和中频带分布之间的分界线，罗利范围是距波前曲率最大值的腰部的距离。
远场分布（数字查询激光描述）必须远大于要测量的ZR（通常大于10nbspis）。这是非常重要的区别，因为当使用近场或中场分布时，光学序列中的点大小和其他参数的计算将变得不准确。
对于紧密聚焦的光束，从腰部（焦点）到远场的距离只有几毫米或更短。对于来自激光器的直接光束，远场距离可以以米为单位进行测量。