高斯光束通过光学系统高斯光束的复曲率半径实际应用中，为了提高激光的光功率密度，需要对高斯光束聚焦。为了减小光束发散角，从而能量不会随距离很快散开，需要对高斯光束准直。一.高斯光束的聚焦()2.11高斯光束的聚焦与准直由公式，画出随系统参数的变化曲线图，进而选择系统参数使。但实际上不可选，只能选和。1.一定时，随的变化情况若F
f，即或才能聚焦否则不能聚焦要使要求①当lF时，a).当时，：入射到透镜表面的光束半径b).当时，若同时满足F越小l越大聚焦效果越好③当l=F时，达最大值：2.l一定时，随F的变化情况当时,当时,当时,其中表示入射到镜面上时的等相位面的曲率半径。二.高斯光束的准直高斯光束平面光波1.单透镜对高斯光束发散角的影响有限，无论l，F取何值都不可能使。说明不可能用单透镜将高斯光束转换为平面波。高斯光束发散角当l=F时有：在l=F的条件下，F越大，越小，准直效果越好。如果预先将高斯光束聚焦，以获得极小的腰斑，然后再用一个长焦距的透镜来改善其方向性，可获得理想的准直效果。2.利于倒装望远镜准直因此其中：称为副镜，称为主镜。。3.准直倍率定义：望远镜的准直倍率从上式可知：望远镜对高斯光束的准直倍率M’，不仅与望远镜的结构参数M有关，还与高斯光束的共焦参数f及腰斑与副镜的距离l1有关。要获得良好的聚焦效果：使用短焦距透镜(F>F,l>>f)取并设法满足条件双透镜聚焦三.
总结
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要获得良好的准直效果：利于倒装望远镜使用准直倍率M大的望远镜腰斑与副镜的距离l1尽量大第四章电磁场和物质的共振相互作用引言激光器的物理基础－光频电磁场和组成物质的原子(或离子、分子)内的(束缚)电子的共振相互作用。一.光和物质相互作用理论简介二.谱线加宽和线型函数三.典型激光器速率方程四.均匀加宽工作物质的增益系数五.非均匀加宽工作物质的增益系数六.综合加宽工作物质的增益系数一.经典理论1.处理方法：将原子系统和电磁场都作经典处理，即用经典电动力学的麦克斯韦方程组描述电磁场，将原子中的运动电子视为服从经典力学的振子!电子(谐振子)原子核简谐振动电偶极子发出的电磁辐射电磁波产生电极化强度相互作用使物质4.1光和物质相互作用理论简介为阻尼系数自发辐射物质的折射率感应电极化系数的虚部电磁波感应电极化系数根据增益的定义：色散现象自发辐射谱线宽度2.作用和优势：可以解释物质对光的吸收和色散现象，定性地说明了原子的自发辐射及其谱线宽度等，可以一定程度上描述光和物质的非共振相互作用。处理简单。3.缺陷：理论太粗糙。激光的很多特性无法描述。二.半经典理论——激光器的兰姆理论1.处理方法：采用经典麦克斯韦方程组描述光频电磁场，而物质原子则用量子力学描述。2.作用和优势：能较好地揭示激光器大部分特性，如强度特性(反转粒子数烧孔效应与振荡光强的兰姆凹陷)、增益饱和、多模耦合与竞争、模的相位锁定、激光振荡的频率牵引与频率推斥效应等。3.缺陷：数学处理也复杂。理论上还掩盖了光场的量子特性，无法解释自发辐射的产生、线宽极限、振荡过程的量子起伏效应(噪声和相干性)等。三.严格理论——量子理论1.处理方法：将辐射场与原子都作量子化处理，量子电动力学模型处理光子量子力学模型处理原子将二者作为一个统一的物理体系加以描述。2.优势：原则上可处理激光方面的所有问题。3.缺陷：太复杂。只有在需要严格确定激光的相干性和噪声以及线宽极限这些特性时才必须用。四.速率方程理论——量子理论的简化形式1.处理方法：从光子(即量子化的辐射场)与物质原子的相互作用出发的。但是，忽略了光子的相位特性和光子数的起伏特性。2.作用和优势：简明性而诱人。能给出激光的强度特性。对于烧孔效应、兰姆凹陷、多模竞争等，能给出粗略的近似描述。3.缺陷：不能揭示色散(频率牵引)效应，不能给出与激光场的量子起伏相关的特性。对烧孔效应、兰姆凹陷、多模竞争等，则只能给出粗略的近似描述。16．某高斯光束腰斑大小为w0=1.14mm，l=10.6mm。求与束腰相距30cm、10m、1000m远处的光斑半径w及波前曲率半径R。解:入射高斯光束的共焦参数根据1000m10.0m0.79m2.96m2.97cm1.45mm1000m10m30cmz17．若已知某高斯光束之=0.3mm，。求束腰处参数值，与束腰相距30cm处的参数值，以及在与束腰相距无限远处的值。解：入射高斯光束的共焦参数根据可得束腰处的q参数为：与束腰相距30cm处的q参数为：与束腰相距无穷远处的q参数为：
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