非傍轴平顶高斯光束M^2因子两种定义的比较研究

基于功率密度的二阶矩方法,推导出了非傍轴平顶高斯(FG)光束束宽和远场发散角的解析表达式·研究表明,当w0/λ→0时,远场发散角趋于渐近值θmax=63.435°,与阶数无关·使用非傍轴高斯光束代替傍轴高斯光束作为理想光束,研究了非傍轴FG光束的M2因子,并与传统定义的M2因子作了比较·在非傍轴范畴,非傍轴FG光束的M2因子不仅与阶数N有关,而且与w0/λ有关·按照定义,当w0/λ→0时,非傍轴FG光束的M2因子不等于0,对阶数N=1,2,3时,M2因子分别趋于0.913,0.882和0.886·当N→∞时,M2因子取最小值M2min=0.816·

非傍轴部分相干平顶高斯光束的传输性质

研究了非傍轴部分相干平顶高斯光束在自由空间的传输,根据交叉谱密度函数得到了该光束的光强分布和相干度的解析表达式。与其傍轴传输相比,光束参数f和模阶数N共同决定了部分相干平顶高斯光束的非傍轴特性,且对光束的相干性有重要影响。当模阶数一定时,f参数小于某一确定的值,傍轴近似才有效,当模阶数N增大,即使f参数较小,非傍轴效应也变得非常明显,通过数值计算,给出了不同模阶数情况下傍轴近似有效所对应的f参数的上限值。结果表明:要使傍轴近似有效,随着模阶数的增大,f参数对应的上限值应变小。

矢量非傍轴平顶高斯光束的光强研究

从矢量Rayleigh-Sommerfeld衍射积分公式出发,以矢量非傍轴平顶高斯光束为例,对其横向光强分布进行了研究.研究结果表明,非傍轴矢量光束的两种光强表示式,即传统光强公式和时间平均坡印廷矢量的z分量,它们之间的相对误差与束腰宽度和波长之比w0/λ有关.

用K参数描述光强陡峭度的有效性研究

光束光强分布的陡峭度或平整度通常可用陡峭度参数(K参数)来描述。以双曲余弦-高斯光束、贝塞尔函数调制的高斯光束和平顶高斯光束3种光束为例,给出了详细的数值计算和物理解释。研究表明,K参数只适用于描述呈钟形光束剖面的陡峭度,但不适用于有强衍射旁瓣、强调制或有中心凹陷的光束。