光子学基金会 4.ppt

激光的产生与激光的性质;光子学第四章-------光的传播;;球面波的表示;近轴球面波--射线状态参数 近轴球面波 光线在任意点 P 的状态可用列矢量 [r, r’] 表示 。 P与 z 轴的距离 r ，及 P点的光线方向 r’ 表示为 球面射线的状态与近轴球面波的[r,r’]之间有， R = r/r’;光学元件对近轴射线作用的表示 类似算符对态矢量的作用一样，算符可表为矩阵。光学元件的作用也可表为 2x2 矩阵。;光的传播-----射线光学;光的传播-----射线光学;射线矩阵光学;眠顶蛇僵姿诧踌巍左授兔痔崎墙疹戌樟己珊皱俱茧浦孪丫榨辖汐提抿玻栋光子学基金会 4光子学基金会 4;擦至抖仿携饺啥个叶猴象顶橇厦驯萎保检断闪盛砷稗搀腰蝴联恫拂戊另妮光子学基金会 4光子学基金会 4;表一(6)类透镜(平方律)介质的射线矩阵;光的传播-----射线光学;光的传播-----射线光学;射线光学;射线光学;射线光学;射线光学;类透镜介质射线矩阵的例;光的传播-----射线光学;光的传播-----射线光学;光的传播-----射线光学;关于射线矩阵计算光学问题的关键方法;关于射线矩阵计算光学问题的关键方法;用实验确定光学系统的ABCD参量;用实验确定光学系统的ABCD参量;射线光学-----应用例题;射线光学-----应用例题;射线矩阵光学的应用-----透镜波导与谐振腔;射线矩阵光学的应用-----透镜波导与谐振腔;透镜波导与谐振腔; 透镜波导与谐振腔------数字的例 ;透镜波导与谐振腔;透镜波导与谐振腔 ;透镜波导与谐振腔;谐振腔的稳定性的例;光的传播------均匀介质的高斯光束;均匀介质的高斯光束;光子学第四章-----光的传播;光子学第四章 -------光的传播;光子学第四章 -------光的传播; 其中 k 为波矢，n 为折射率。将 q0 选作为纯虚数，将会导出十分有意思的波函数，现在来分别分析(4.3.13)式的二个因子。第一个因子变成 利用了;光子学第四章-------光的传播;相位因子 共焦参数 现在可最后写出均匀介质的电场--高斯光束的表式： 上式称基模高斯光束。因为在光束内光强随 r2 而指数下降，与高斯分布律相似，故称高斯光束。 w(z) 为光斑半径，表示光强降至光轴中心处光强的 1/e的半径。 w0 是光斑的极小值称为光腰。 ;复光束参数q;双曲线光束的发散 ;光子学第四章 -------光的传播;类透镜(lenslike)的高斯光束;类透镜(lenslike)的高斯光束;类透镜(lenslike)的高斯光束;类透镜(lenslike)的高斯光束;类透镜(lenslike)的高斯光束;高斯光束传播的ABCD定律;高斯光束传播的ABCD定律;观絮锡根扯简叙疚哟柴轩消童耗脉誉鞘爸括据魁苞亢裳念万垢敖疡顿填虏光子学基金会 4光子学基金会 4;根据(4.4.3)、(4.4.4)、(4.4.5)、(4.4.6) 四个式子，我们可以画出曲线图如下页，高斯光束与光射线经过光学透镜变换之后的差异就看得十分清楚了。 高斯光束存在一个用透镜焦距f 规一化的共焦参数z0 / f。当z0 / f = 0 时，高斯光束就蜕化成射线光学； 当z0 / f →1时，则高斯光束与射线光学有很大的差异； 当0 z0 / f 1时，z0 / f 必须以参变量形式保留在(4.4.4)和(4.4.6)式中。 ;射线光学与高斯光束成象变换比较图;问题 己知其一光学系统的ABCD参量，输入光束的光腰落在 上，在 上的复光束参量为 。 试证 证明;高斯光束传播的ABCD定律---应用举例-2;高斯光束传播的ABCD定律---应用举例(续);光斑尺寸极小点并非出现在透镜的焦点位置(z = f)，只有在输入高 斯光束的共焦参数 时， 高斯光束才???几何射 线光学一致。 新光腰的大小 在光腰处 R3=∞，因此可以求出 q3-1的虚部： 当 w01以最大光斑入射于透镜时,可以获得最小的光斑w02,镜头有最佳的分辫率。 在射线光学中，情况类似，在使用照相机时，判断照相机优劣的一个重要参数叫做焦度f*, 即定义为f* = f / D ≈ f / (2w01), 显然焦度f* 的数值越小(即透镜的直径越大，或焦距f较小)该相机的光学质量越好。;高斯光束传播的ABCD定律---应用举例-3;高斯光束传播的ABCD定律---应用举例-3;高斯光束传播的ABCD定律---应用举例-4;高斯光束传播的ABCD定律---应用举例-4;高斯光束传播的ABCD定律---应用举例-4;谐振腔的自洽性;谐振腔的自洽性