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聚焦高斯波束:簡單光學系統(tǒng)

嘉峪檢測網(wǎng)        2018-10-04 22:20

用一個重聚焦元件,如簡單薄透鏡,或者是工作在入射波的變相器的曲面鏡,可以將高斯波束重新校準。正確的方式是將高斯波束傳播路徑上的理想薄透鏡當作入射波前的曲率半徑Rin到傳輸波Rout的轉(zhuǎn)換進行處理,根據(jù)關(guān)系式

聚焦高斯波束:簡單光學系統(tǒng)

式中f是聚焦元件的聚焦。上式中,如果曲率中心位于所關(guān)注平面坐標z的正向,我們可以將Rout記為復值。顯然,一旦薄透鏡的光學能力足夠強,我們可以重新校準或再聚焦波束。因此,通過適當?shù)南辔磺首儞Q組合,我們可以用一系列重聚焦薄透鏡維持長距離的準平行光束。從而構(gòu)建所謂的束導。然而,對高斯波束來說,相位曲率半徑R不等于束腰或聚焦,這使得設計高斯波束時用到的光學系統(tǒng)變得復雜,因此,在幾何光學成像的一般公式不能用于長波長的系統(tǒng)來預測光束束腰的位置。在短波長條件下足夠功率的聚焦薄透鏡可以在距離透鏡v=uf(u-f)的地方呈一個點源的像。而在長波長條件下,

 

聚焦高斯波束:簡單光學系統(tǒng)

 

din和dout分別為到各自束腰的距離。事實上,區(qū)分束腰的形成和對單個復雜波束振幅再成像,或再成像陣列非常重要。在一些復雜場分布的平面中,即使時束腰,一般也不會成像在另一束腰,但在如下面將討論的高斯波束望遠鏡的某些特殊情況下,結(jié)論會有所不同。一般來說,在搞高斯波傳播的單元束系統(tǒng)中,不同考慮成像的問題。鑒于穿過理想薄透鏡的波束寬度必須與入射光束匹配,在輸出端我們能導出波束寬度和位置的一些有用的關(guān)系。上述四基于入射波寬度參數(shù)和薄透鏡焦距關(guān)系》

 

聚焦高斯波束:簡單光學系統(tǒng)

 

該特征與幾何光學相反,說明了在幾何光學設計被認為已經(jīng)足夠的前提下,采用長波長光學的一個較為典型的缺點。如果我們設置兩個間距為其焦距和f1+f2的薄透鏡,入射波束腰在第一塊透鏡的焦平面,我們可以得到一個簡便的光學系統(tǒng)。在此情況下,在薄透鏡2的出射波束腰即出射焦平面與頻率無關(guān)。該系統(tǒng)具有完善的經(jīng)典光學望遠鏡的光學構(gòu)型。事實上,這種裝置顯得非常重要,在一個多元的薄透鏡系統(tǒng)中,通過高斯光束望遠鏡的級聯(lián),我們可以構(gòu)造一個束導,由此產(chǎn)生一個獨立的寬帶結(jié)構(gòu),如果透鏡焦距相等,波束可以得到連續(xù)放大。

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來源:嘉峪檢測網(wǎng)

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