瑞利长度

2021-04-22 10:49:38 浏览:679

定义

束腰与模式半径增加到2的平方根倍处的距离。

激光光束的瑞利长度(瑞利范围)是其束腰(在传播方向上)与光束半径增加到2的平方根倍处的距离。对于截面为圆形的光束,对应其模式面积变为2倍时的点。

高斯光束的瑞利长度是有束腰半径w0和波长λ决定的:

其中波长λ为真空波长除以材料的折射率n。

对于给定束腰半径的光束,且光束质量不是理想的,瑞利长度有效减小的因子为 M2因子。即给定束腰半径的情况下,这一光束具有更大的光束发散角。

在计算聚焦激光光束时,采用瑞利长度很方便,它决定了焦深。因此光束聚焦程度与焦点处光强之间需要权衡,聚焦不太强的光束瑞利长度更长,即焦深更大。例如,当聚焦的泵浦光束瑞利长度与增益介质长度相比拟时,可以得到最高的激光增益:较弱的聚焦会降低泵浦强度,而更强的聚焦引起强的发散会限制有效相互作用长度。非线性相互作用是类似的情形,例如,倍频产生,尽管这时还存在一些复杂的诸如古依相移等效应,这里相位匹配是很重要的。

早期通常采用共焦参数b表示,它是瑞利长度的两倍。

参阅:高斯光束、激光光束、准直光束、古依相移、光束质量、M2因子

基础光学

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