PDF《高斯光束束腰位置及尺寸的精确测量》

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1 高斯光束束腰位置及尺寸的精确测量 王W廷,张瑞红,李光耀,张博伦 ( 西安工业大学 理学院, 西安

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2 1 ) 摘要: 研究了如何提高高斯光束束腰位置及束腰半径的测量精度. 从高斯光束的对称性出 发, 测量了其束腰位置. 根据高斯光束通过薄透镜的传输特性, 结合已确定的聚焦高斯光束的 束腰位置, 得到了待测高斯光束的束腰位置及束腰尺寸. 根据高斯光束的对称性, 直接确定了 待测高斯光束的束腰位置, 进而在该位置对束腰半径进行了实际测量. 结果表明: 反推的束腰 位置及尺寸分别可精确到0.

0 1mm 和0. 1mm, 且反推结果和实际测量结果一致. 关键词: 高斯光束;

束腰位置;

束腰半径;

传输特性;

对称性 中图号: O

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2 文献标志码: A 文章编号:

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1 mm, r e s p e c t i v e l y . T h et h e o r e t i c a lr e s u l t sa r ei ng o o da g r e e m e n t w i t ht h ee x p e r i m e n t a l l ym e a s u r e dr e s u l t s . :Gaussianb e a m;

w a i s t l o c a t i o n;

w a i s t r a d i u s ;

p r o p a g a t i o nc h a r a c t e r i s t i c s ;

s y mm e t r y 高斯光束关键参数分别为束腰位置、 束腰尺寸 及光束发散角, 尤其是束腰位置和束腰尺寸更为重 要, 因为高斯光束的传输特性可以完全由这两个参 数确定. 实际中, 为了满足一些特殊的需求, 需要知 道这两个参数的具体数值, 如激光光束传输或成像 系统的设计、 通过比较相关参数选择质量更优的激 光器产品、 高斯光束传输特性的研究、 非线性光学 研究、 工业激光器的应用、 医疗激光器应用等需求. 实际中有许多测量高斯光束参数的具体方法, 如扫 描狭缝法[

1 ? 3] 、 刀片边缘法[

4 ? 6] 、 变孔径法[ 1] 及针孔 法[

7 ] , 这些方法的特点在于测量一些确定位置的光 束在不同范围内的功率或光强, 从而得到功率或光 强分布图, 推出这些位置的光束半径, 再根据高斯 光束的自由传输特性反推出束腰位置和束腰半径, 但这些方法测量速度较慢, 测量过程中光强变化容 易引起测量误差;

另外, 实际中高斯光束波前畸变 也给光束半径的测量带来一定误差, 反推过程中光 束半径也参与运算, 使得测量结果具有较大误差;

第3 5卷第6期2015年6月西安工业大学学报JournalofX i '

a nT e c h n o l o g i c a lU n i v e r s i t y V o l .

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