高斯光束及通過薄透鏡時的變換及激光擴束鏡（一）高斯光束的基本性質穩定腔激光器發出的激光束是一種具有特殊結構的高單色性的高斯光束，它具有最小橫向發散角，在光學元件邊緣的衍射損耗最小。此外，高斯光束通過自由空間的傳播和通過無像差透鏡的變換時，除輪廓比例因子外，將始終保持高斯型分布。電矢量沿z軸方向傳播的高斯光束的性質可以由下面三個方程式來決定：上式中，R(Z)是距離坐標原點（束腰）Z處的高斯光束的波陣面的曲率半徑（為球面），A(r)是高斯光束電矢量在r方向（也就是垂直于光波傳播方向）的振幅，A0是波陣面中心的振幅，ω為光束的光斑半徑，其中分析式1可以知道，當Z 趨于0的時候，R(Z)趨于無窮，即此 ...

高斯光束及通過薄透鏡時的變換及激光擴束鏡（二）高斯光束可以看作是均勻球面波的一種推廣，博伊德和戈登理論已經證明：高斯光束傳播軸線與透鏡主軸重合的時候，通過透鏡后仍為高斯光束。而對于薄透鏡，透鏡兩側的光斑尺寸相等，換言之，透鏡兩側高斯光束的ω'= ω。本篇主要講述高斯光束經透鏡變換與幾何光學中牛頓公式的關系，如果相同，此時可以使用幾何光學的近軸公式使高斯光束的計算大為簡化。對于焦距為f'的薄透鏡，薄透鏡的成像公式為高斯光束的復曲率半徑表達式為如下圖所示，由物點0發出的球面波到達透鏡左方的曲率半徑為R1，通過透鏡L的變換，在它右方出射的是曲率半徑為R2的會聚球面波。并規定發散球面波 ...

高斯光束及通過薄透鏡時的變換及激光擴束鏡（三）高斯光束可以看作是均勻球面波的一種推廣，博伊德和戈登理論已經證明：高斯光束傳播軸線與透鏡主軸重合的時候，通過透鏡后仍為高斯光束。而對于薄透鏡，透鏡兩側的光斑尺寸相等，換言之，透鏡兩側高斯光束的ω'= ω。本篇主要講述高斯光束經透鏡變換的公式，以及如何設計一個良好的激光擴束鏡，從而獲得理想的準直效果。當已知變換前后高斯光束束腰半徑之比及變換透鏡的焦距f'，則可用下列兩式分別求得入射光束和出射光束的束腰到變換透鏡的距離其中由高斯光束通過薄透鏡時的變換（二）可知，由此可見，變換透鏡的焦距f'必須大于f0，否則無解。若系統由多個透鏡 ...

束輸出為基模高斯光束；慢軸方向尺寸為 50μm 至 200μm，輸出為厄米高斯光束。由于快慢軸的尺寸大小以及出光的不對稱性，使測試 LDA 的“Smile”效應變得尤為復雜，目前常用的測試方法有 CCD 成像測量法，近場掃描光學顯微鏡測量法和干涉測量法。圖1-1 用CCD探測到半導體激光器陣列的“smile”效應2，“smile”效應評價計算方法通過測試獲得列陣近場光斑分布之后，需要采用一定的算法確定列陣的“Smile”效應大小及走勢，即“Smile”效應評價計算方法。其中，通過光斑強度質心分布表示光斑位置對LDA的“Smile”效應進行描述是國內外通用一種的描述方法。而“Smile”效應值大 ...

r球面波or高斯光束)入射到相位型SLM上，源場的相位以每SLM像素的方式延遲相位?，場繼續在自由空間或穿過某些光學元件傳播到目標平面。用戶或探測器可以在目標平面觀察到場的強度。由SLM傳輸到目標平面的數學模型可以表示為：?就是需要求解值，可以用常用的相位復原法(如GS，Fienup法等)求解，也可以看作為一個優化問題求解：s是一個固定的或學習的scale factor。相位復原是找到一個相位函數?，而(2)是一個非凸優化問題，具有無窮解，CGH可以選擇無窮解中的任何一個，因為它們都可以在目標平面上產生相同的強度。作者發現求解(2)用Adam可以獲得好得圖像質量。缺點：這里的仿真數學模型與真實 ...

得的成果。與高斯光束相比，貝塞爾光束表現出較強的旁瓣，這使得貝塞爾光束用于側照時軸向分辨率降低。然而，結合狹縫掃描拉曼顯微鏡，狹縫檢測的共聚焦效應可以降低旁瓣對有效PSF的影響，如圖1(c)所示。除了旁瓣外，貝塞爾光束在光束傳播方向的光分布長度和均勻性方面都比高斯光束有優勢。因此，狹縫共聚焦檢測可以成功地將高斯光束的上述優點引入到側光顯微鏡中。貝塞爾照明拉曼顯微鏡也有利于提高低濃度樣品的靈敏度，因為背景信號的存在在本質上限制了微弱信號的檢測能力。側邊照明有效地降低了離焦平面的背景信號，能檢測出背景貢獻較大時可能被鏡頭噪聲隱藏的微弱信號。由于這種效應，靈敏度的提高足以擴大使用拉曼標簽和探針的小分 ...

松地將準直的高斯光束轉變為準直的Top-Hat光束。這種激光設備以其非常緊湊的設計和較佳的光學性能（均勻性>90％）而令人信服。a|TopShape的光譜范圍大，可接受不同的輸入光束直徑，并能產生至少300毫米的穩定光束輪廓。現在還可提供a|TopShape長距離（LD）型，工作距離可達1.5米。a|TopShape現在也有長距離版本。由于有效工作距離會隨著光束尺寸的減小而減小，因此a|TopShape LD特別適用于需要較小光束直徑的應用。如果較低的光束輪廓均勻性足以滿足應用要求，新的光束整形器甚至可以實現更長的工作距離。a|TopShape的規格參數(1)較佳的光學性能（均勻性> ...

器通光直徑和高斯光束的光斑直徑所確定，不是與實際通光孔徑形狀有關的常數，。若通光孔為圓孔，則光斑為艾里斑，。根據用途不同，激光掃描記錄儀的光點尺寸也不同。二是焦距。焦距由要求掃描的像點排列的長度L和掃描角度決定，即當掃描長度一定時，與呈反比關系。在F數一定時，應盡可能用大的角，小的，以減小透鏡和反射鏡尺寸，從而減小棱鏡表面角度的不均勻性和掃描軸承的不穩定性造成的不利影響。又由于入射光瞳位于掃描器上，在實現像方遠心光路時，小可以使物鏡與掃描器之間的距離減小，使儀器軸向尺寸減小。但L一定時，小就大，這給光學設計帶來了困難，使光學系統復雜，加工制造成本增大。反之，儀器縱向尺寸加大，使用不便。實際工作 ...

可知，對基膜高斯光束有（表示為基膜高斯光束束腰半徑）。由此可見激光束的波長與束腰半徑和遠場發散角的乘積有關。而在實際應用中，常用聚焦透鏡的焦距f和此焦距對應的束寬來計算遠場發散角的大小，可表示為：四、瑞利長度瑞利長度通常表示為束腰位置到光束束腰半徑的倍所對應位置的距離。 在此范圍內，光束的傳播可以近似認為是水平的。圖4瑞利長度示意圖瑞利長度的物理意義表示為：（表示為高斯光束的束腰半徑)，b表示為瑞利長度。光束質量是對激光器輸出光束特性的質的評價，因此對激光器的設計、制造、檢測和應用等方面有著非常重要的作用。對于不同的領域，評價光束質量好壞的標準也不一樣，例如：激光測距和準直的應用需要激光光束的 ...

因為透鏡聚焦高斯光束到一個高縱橫比，只有光束的中心部分是可用的。這一問題可以用鮑威爾透鏡來解決，它可以將光束聚焦到一個均勻強度的高aspect矩形。在流行的掃描配置中，線聚焦光束是靜止的，物體在它下面平移。不太常見的是，線聚焦光束掃描靜止物體。從逐點掃描的總測量時間的減少是顯著的，因為同時獲得100或更多的光譜。獲得這些光譜的測量時間可能比點聚焦激光測量單個光譜的時間短，也可能只長一點。原因是在線聚焦的情況下，激光總功率可以大得多。然而，由于每個電荷耦合器件(CCD)行包含1像素處的光譜，探測器必須逐像素讀取。為了較大限度地減少探測器噪聲，ccd以低速率(16-50 kHz)讀出，因此需要1- ...