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薄透镜公式的正确打开方式(光学知识)

发布时间:2021/9/3

在光学人口中出现最多的名字中,高斯必属于其中.Gaines的出现频率甚至可能高于菲涅尔(但可能比赫兹更低),即使在菲涅尔反射到处可见,即使我们每天都用镀有增透膜的光学元件,我们也常常忽视它。讨论了从高斯光学扩展到高斯光束时,如何改进薄透镜公式。

1841年,Gauss系统地阐述了以其命名为高斯光学(亦称一阶或近轴光学)的几何光学成像理论。在光学理论中,薄透镜公式的高斯形式可以写成:

薄透镜公式1

但对激光传播而言,若考虑衍射将超出几何光学范畴,则对上述公式进行修正,以满足波动光学应用。这种新型薄透镜公式将激光视为高斯光束——径向强度为高斯分布的光束。因为普通单模或单模光纤的输出接近高斯光束,所以新公式具有较宽的适用范围,即使在M2变换之后也可使用非高斯光束。

物理距离,像距离和激光

就激光传播计算而言,新公式中的物距s和像距s分别指输入光束腰和从输出光束到透镜的距离。

薄透镜公式2

束腰处的光束半径最小,且离束腰越远,其半径也越大。一束光穿过薄透镜后输出一条新的光束,两边各有一个束腰和发散角。将束腰半径(W0)视为物体尺寸,输出束腰半径(W0)被视为图像尺寸。该公式还考虑了输入和输出光的瑞利距离。在描述光束的准直距离时,瑞利距离是指光线从束腰半径变大到√2倍束腰半径所走的距离。越大的发散角,瑞利距离越短。改善薄透镜公式。

利用输入输出参数之间的关系,可以导出高斯光束新的薄透镜公式。要注意镜头两边的光束半径和波前曲率半径都是按各自的束腰计算的。

薄透镜公式3

薄透镜公式4

薄透镜公式5

对于具有相同束腰半径的非高斯光束和高斯光束来说,前者的瑞利距离较短。M2是这两个数的比值,激光通常提供M2的尺寸。通过将实际光束的瑞利距离与乘积的乘积计算薄透镜中的zR或zR计算得到s和s的结果。高斯光束的独特性。

在薄透镜中,高斯光束的传播方式与几何光学不同。例如,按照几何光学中的标准薄透镜公式,如果一个物体在镜头前对焦,图象将处于无限远。但是,对高斯光束来说,当物方束腰距离透镜输入面一倍焦距时,方束腰距离透镜的输出量仍是一倍焦距。

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