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高斯光束的基本性质及特征参数,高斯光束的参数特征,高斯光束在自由空间的传播规律,基模高斯光束,4、高斯光束 由激光器产生的激光束既不是上面讨论的均匀平面光波，也不是均匀球面光波，而是一种振幅和等相位面在变化的高斯球面光波，即高斯光束。 以基模TEM00高斯光束为例，表达式为：,式中：E0为常数，其余符号的意义为,基模高斯光束的束腰半径,高斯光束的共焦参数,与传播轴线相交于Z点的高斯光束等相位面的曲率半径,与传播轴线相交于Z点高斯光束等相位面上的光斑半径,高斯光束的基本特征： (1)基模高斯光束在横截面内的光电场振幅分布按照高斯函数的规律从中心（即传播轴线）向外平滑地下降，如图1-6所示。由中心振幅值下降到1/e点所对应的宽度，定义为光斑半径。,可见，光斑半径随着坐标Z按双曲线的规律扩展，即,如图1-7所示。,在Z=0处，（z）=0达到极小值，称为束腰半径。,(2)基模高斯光束场的相位因子,决定了基模高斯光束的空间相移特性。 其中，kz描述了高斯光束的几何相移；arctan(z/f)描述了高斯光束在空间行进距离z处，相对于几何相移的附加相移；因子kr2/(2R(z)则表示与横向坐标r有关的相移，它表明高斯光束的等相位面是以R(z)为半径的球面。,R(z)随Z变化规律为：,结论： a)当Z=0时，R(z)，表明束腰所在处的等相位面为平面。 b) 当Z时，R(z)z表明离束腰无限远处的等相位面亦为平面，且曲率中心就在束腰处； c)当z=f时，R(z)=2f，达到极小值 。,d) 当02f，表明等相位面的曲率中心在（-，-f）区间上。 e)当zf时，z R(z)z+f，表明等相位面的曲率中心在（-f,0）区间上。,(3)基模高斯光束既非平面波，又非均匀平面波，它的发散度采用场发散角表征。 远场发散角1/e2定义为z时，强度为中心的1/e2点所夹角的全宽度，即,高斯光束的发散度由束腰半径0决定。,综上所述，基模高斯光束在其传播轴线附近，可以看作是一种非均匀的球面波，其等相位面是曲率中心不断变化的球面，振幅和强度在模截面内保持高斯分布。,ph
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