第二讲光线的传播与高斯光束讲课文档.ppt

第二讲光线的传播与高斯光束;（优选）第二讲光线的传播与高斯光束;§2.1光线的传播;1.通过厚度为L的均匀介质;2.通过不同介质的介面（平面）;3.通过焦距为f的薄透镜;4.通过球面反射镜;5.球面介面;二.光线通过双周期透镜波导序列;因此：;由递推关系：;解此差分方程得：;三、相同透镜波导（f1＝f2）：

;四、光线在反射镜之间的传播：;掌握：

1、光线矩阵的分析方法

2、几种典型光学元件的光线矩阵

3、复杂光学系统的光线矩阵

4、双周期透镜波导的定义和物理意义

5、双周期透镜波导的稳定性条件

6、光纤在两反射镜之间传播的稳定性条件;五、光线在类透镜介质中的传播;2.类透镜介质

;3.光线在均匀和非均匀各向同性介质中的传播

;（2）非均匀介质，必须采用光线方程进行分析;4、在类透镜介质中的传播;光线在x方向和y方向的变化是相同的;为了简化，可以取y－z平面上的光线讨论，并以r代替y;此时的光线矩阵;a,K20;§2.2光束在均匀介质中的传输;设折射率n（x，y）的空间分布之变化很小（缓慢变化）;设为z向传播的电磁波，其横向分布仅与r有关;如果方程对任何r都成立，则系数均为0;二.均匀介质中的基本高斯光束K2＝0;当选择了为纯虚数时，就可以导出物理上有意义的波，这种波的能量集中在z轴附近。;基本高斯光束解

只考虑了随r作变化的横向分布，不考虑更为复杂的与方位角有关的解;基模高斯光束特性;光斑最小的位置为束腰，其尺寸为;(2)场的相位分布;1.远场发散角(全角)定义为双曲线的两根渐近线之间的夹角;三、高斯光束的变换－ABCD法则;取为纯虚数，那么可以取下面的形式;与类透镜介质的光线矩阵进行比较;应用举例1：高斯光束通过薄透镜;由于;应用举例2：高斯光束依次通过两个光学元件;ABCD法则最大功效是当高斯光束通过成

像系统的复杂序列后，能够很快的找出高

斯光束的束参数。;三、高斯光束在透镜波导中的传输;2、光束参数变换法则;四、均匀介质中传播的高阶高斯光束;其解为厄米多项式;那么电场的横向变化;§2.3高斯光束的变换;2、高斯光束在自由空间的传输;b.基模高斯光束的相移;c.远场???散角;3.高斯光束的特征参数;c.用q参数来表征;球面波通过薄透镜的变换;（1）写出光线矩阵

（2）应用ABCD法则;三、高斯光束的聚焦;三、高斯光束的聚焦;三、高斯光束的聚焦;四、高斯光束的准直;四、高斯光束的自再现变换与稳定球面腔;谢谢大家！