定义
对于给定的腰部半径,具有最小可能的光束发散的光束。
如果激光束在给定波长下聚焦到小点的潜力尽可能高,则称为衍射极限,仅受不可避免的衍射限制。 换句话说,它的光束质量是理想的。
更准确地说,理想的光束质量意味着具有给定光束半径的光束腰部,通过例如使用曲面镜聚焦从光束产生,与可能的最小光束发散角相关联。 这究竟意味着什么取决于光束半径和光束发散的定义。 如果使用第二矩来定义两个量,则达到高斯光束的最小光束参数乘积,该光束不仅具有高斯强度分布,而且在光束腰部(光束焦点)处具有平坦的波前。 高阶埃尔米特-高斯光束或拉盖尔-高斯光束没有衍射限制。
在基本横向谐振器模式下工作的激光器通常具有衍射限制输出,因为其形状通常接近高斯。 非理想的光束质量可能是由腔内光束畸变引起的,例如在增益介质中,它可以使基模变形(但通常只对光束质量产生中等影响),或者(更常见)会导致横向多模操作。 请注意,激光器的光束质量不仅取决于腔内畸变的强度,还取决于谐振器设计的某些细节;后者的优化对于达到衍射极限输出至关重要。
对于给定的光功率,衍射限制光束具有最高的亮度(辐射度)。