刀口法测量高斯光束腰斑大小实验设计=∫∞dx∫∞ω∫∞ω∫∞.PDF

2000 年9 月　　　　　　　　　　　　　　　南昌航空工业学院学报 September.2000 第 14 卷第3 期　　　　　　　Journal of Nanchang Institute of Aeronautical Technology Vol.14　№3 刀口法测量高斯光束腰斑大小实验设计 小华 (江西师范大学物理系　江西南昌33002 ) 摘　要　本文设计了利用刀口法测量高斯光束腰斑大小的测量实验装置, 并阐述了具体的测量过程。 　　　　　　　 此方法用于μm 级激光光斑大小测量是可行的。 实验装置简单实用。 关键词　测量　实验装置　刀口法　高斯光束 中图分类号　TN241 1 前言 到中心值的 定义的光斑半径。高斯交束经透镜聚 e 激光技术广泛应用于各领域。激光光斑的尺寸 焦后像方继续传输的光束仍为高斯光束。光束的光 度量在信息处理的许多领域是至关重要的, 如在光 斑半径 ω(z)随坐标z(即传输方向坐标)按双曲线规 〔1〕 律变化。在像方, 光束束腰处的光斑(即腰斑)为最 盘存贮技术中, 光斑越小, 存贮密度越高 。按博 伊德和戈登的理论, 高斯光束经聚焦透镜变换后仍 小。 〔2〕 在高斯激光束束腰处横截面内的强度分布可表 为高斯光束 , 因此, 对高斯光束聚焦形成的光斑 大小不能简单地使用几何光学的方法来确定。 示为: 目前对光斑尺寸测量的方法有针孔法、狭缝法、 2p 0 2 2 2 I (x , y )= 2 ·exp 〔-2 (x +y )/ ω〕 〔3〕 〔1〕 πω Ronchi 等光栅法 、Radon 分析法 、Talbot 效应 〔4〕 1 法 和刀口法等。刀口法采用的是总透射量的测 式中p 为激光的总功率, ω为按强度 所定义的腰 0 2 e 量方法, 采用刃口平直的刀口, 其透过率函数为阶跃 斑半径。对于高斯光束, 场并不局限在r≤ω(r= 函数, 在光电接收元件尽可能靠近刀口减小衍射量 2 2 x +y 的范围内, 理论上它横向延伸到无穷远, 只 时, 精确地测量μm 级光斑大小是可行的。在本文 是r ω的区域内光强很弱。 中作者利用刀口法对高斯光束腰斑大小测量进行了 当利用一刀口垂直于光束测x 方向移动, 将遮 测量实验设计。并阐述了具体的测量过程和测量误 盖部分光束, 则图1 所示, 此时透过的激光功率可由 差分析。这对于激光光斑的精确测量, 或作为有关