簡易MATLAB光學(xué)仿真:高斯光束過透鏡的變換(2)高斯光束的聚焦和準(zhǔn)直
之前寫的不好,重寫一篇,感謝粉絲們交流的建議。題目的本篇程序效果圖如下:

本文提綱:高斯光束在z軸上自由傳播→高斯光束z軸上被短焦透鏡聚焦→高斯光束被長焦透鏡準(zhǔn)直

本文參考文獻(xiàn):
[1]. 激光原理(第六版)-周炳琨[M].北京.國防工業(yè)出版社,2009.1?
[2] 夏珉.激光原理與技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社,2016.1

一、理論基礎(chǔ)
1、對于空間中自由傳播的高斯光束:


衡量準(zhǔn)直性的指標(biāo)是發(fā)散角:

所以我們要讓準(zhǔn)直后的高斯光束盡可能有大的腰斑半徑,也就是我們希望與聚焦(聚焦實(shí)際上是縮小腰斑半徑)反著來,如果聚焦是施加一個短焦透鏡,那么準(zhǔn)直就應(yīng)該是施加一個長焦透鏡。

上圖中的F是焦距,f是共焦參數(shù)(或瑞利長度、準(zhǔn)直距離):

高斯光束束腰被間距為l、焦距為F的單透鏡變換的關(guān)系式[2]:


配圖:


我們由圖像可以看出最大值仍出現(xiàn)在在F=l方向,在F趨于0時,l越大時函數(shù)越往低處下沉,所以結(jié)論是l越大,F(xiàn)越小,聚焦效果越好,且當(dāng)F<<l時,有最好的聚焦效果。為取得更好的聚焦準(zhǔn)直效果,現(xiàn)令F1<<L1

根據(jù)此思想用MATLAB編程可得效果圖:

最后再次感謝對作者提出若干建議的網(wǎng)友們。
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