图解~高斯光速的平行和聚焦

本文的公式和图挺值得收藏的。

高斯光束的平行特性

(a)所示为束腰位于透镜焦平面的激光光束,通过透镜传播后,光束呈平行。平行光束的束腰位于透镜的另一个焦平面上。

(b)所示为输入激光束的束腰离开透镜焦平面一小段距离。通过透镜传播的束腰也离开透镜的焦平面,这条光束未能很好地平行。

9.

(c)显示,输入激光束的束腰离开透镜,到达O=

这一位置，随后，通过透镜传播的束腰达到最大的聚焦距离i。

(d)所示为输入激光束的束腰进一步远离透镜，通过透镜传播的束腰开始返回透镜。

值得注意的是,在图(a)~(d)中,透镜输出的光束束腰大小有所变化。虽然图(b)和(d)中透镜输出光束的束腰位置相同,但束腰大小不同。

当输入的激光束腰离开图(a)所示的平行位置,向透镜移动小段距离时,通过透镜传播的光束仍然是发散的，透镜左右两侧均出现虚束腰，如图(e)所示。

图(f)所示为输入的激光束腰进一步接近透镜，到达o=

,随后通过透镜传播的虚束腰达到最小聚焦距离i。

图(g)所示为输入的激光束腰更接近透镜,通过透镜传播的虚束腰开始返回透镜。

图(h)所示为激光二极管光束的束腰位于

。分别有i=o和w'=w0。

图(a)~(h)中,

的值明显小于1,这种情况可以归为平行。

高斯光束的聚焦特性

图(a)所示输入的激光束腰位于透镜的焦平面,通过透镜传播的光束主要聚焦于其透镜焦平面的束腰。

图(b)所示为输入的激光束腰从透镜移动到

的位置,通过透镜传播的束腰达到最大的聚焦距离i。

图(c)所示为输入的激光束腰进一步远离透镜,通过透镜传播的束腰开始返回透镜。

图(d)所示为虚束腰位于透镜右侧的输入激束,如虚曲线所示(这意味着如果没有透镜,激光束腰将会到达该处)通过透镜传播的束腰也离开透镜焦点,接近透镜。

图(e)所示输入激光的虚束腰从右侧开始向透镜移动，到达

这个位置。通过透镜传播的束腰达到最小聚焦距离imin。

图(f)所示，o的负号表示输入的激光束腰进一步靠近透镜，通过透镜传播的束腰开始离开透镜,返回透镜焦点。

在图(a)~(f)中，

，这种情况可以归为聚焦。

注意图示只是为了说明之用，并没有提供确切的比例。

原文是Haiyin Sun的《Laser Diode Beam Basics, Manipulations and Characterizations》第2.4节。ps：在领英上看了sun老师的履历，发现我们曾经服务过同一家公司oplink，虽然不同时间点和不同地点，但小编也觉得非常荣幸。