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reZonator是一款俄罗斯人开发的免费软件,可以实现简单的高速光束传输模拟,计算高斯光束参数,与Zemax类似,但是功能单一,偏向物理光学,比较适合简单模拟高斯光束的光斑大小情况。
通常情形,激光谐振腔发出的基模辐射场,其横截面的振幅分布遵守高斯函数,故称高斯光束,
关于光斑大小的查询,其实问的就是光斑的束腰直径或束腰半径,束腰,是指高斯光绝对平行传输的地方,半径,是指在高斯光的横截面考察,以最大振幅处为原点,振幅下降到原点处的0.36788倍,也就是1/e倍的地方,由于高斯光关于原点对称,所以1/e的地方形成一个圆,该圆的半径,就是光斑在此横截面的半径;如果取束腰处的横截面来考察,此时的半径,即是束腰半径,沿着光斑前进,各处的半径的包络线是一个双曲面,该双曲面有渐近线,高斯光束的传输特性,是在远处沿传播方向成特定角度扩散,该角度即是光束的远场发散角,也就是一对渐近线的夹角,它与波长成正比,与其束腰半径成反比,故而,束腰半径越小,光斑发散越快;束腰半径越大,光斑发散越慢。
我们用感光片可以看到,在近距离时,准直器发出的光在一定范围内近似成平行光,距离稍远,光斑逐渐发散,亮点变弱变大;可是从光纤出来的光,很快就发散;这是因为,准直器的光斑直径大约有400微米,而光纤的光斑直径不到10微米,同时,对于准直器最大工作距离的定义,往往可理解为该准直器输出光斑的共焦参数,该参数与光斑束腰半径平方成正比,与波长成反比,计算式是：3.1415926*束腰半径*束腰半径/波长,所以要做成长工作距离(意味着在更长的传输距离里高斯光束仍近似成平行光)的准直器,必然要把光斑做大,透镜相应要加长加粗。
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