高斯光束及偏振態(tài)

1、一、高斯光束：半徑，是指在高斯光的橫截面考察，以最大振幅處為原點，振幅下降到原點處的1/e倍的地方，由于高斯光關于原點對稱，所以1/e的地方形成一個圓，該圓的半徑，就是光斑在此橫截面的半徑；如果取束腰處的橫截面來考察，此時的半徑，即是束腰半徑。沿著光斑前進，各處的半徑的包絡線是一個雙曲面，該雙曲面有漸近線。高斯光束的傳輸特性，是在遠處沿傳播方向成特定角度擴散，該角度即是光束的遠場發(fā)散角，也就是一對漸近線的夾角?；８咚构馐墓馐l(fā)散角：9=2入/n又因：f=nw2/入o所以：9=2入/nwo所以說遠場發(fā)散角與波長成正比，與其束腰半徑成反比，故而，束腰半徑越小，光斑發(fā)散越快；束腰半徑越大，光斑發(fā)

2、散越慢。我們用感光片可以看到，在近距離時，準直器發(fā)出的光在一定范圍內近似成平行光，距離稍遠，光斑逐漸發(fā)散，亮點變弱變大；可是從光纖出來的光，很快就發(fā)散；這是因為，準直器的光斑直徑大約有400微米，而光纖的光斑直徑不到10微米。同時，對于準直器最大工作距離的定義，往往可理解為該準直器輸出光斑的共焦參數，該參數與光斑束腰半徑平方成正比，與波長成反比，計算式是：3.1415926*束腰半徑*束腰半徑/波長-f=nw°2/入。所以要做成長工作距離(意味著在更長的傳輸距離里高斯光束仍近似成平行光)的準直器，必然要把光斑做大，透鏡相應要加長加粗。偏振光：如果在光的傳播方向上各點的光矢量在確定的平

3、面內，這種光被稱為平面偏振光，如果光矢量的端點的軌跡為一條直線，此時的平面偏振光又稱為線偏振光，光的電矢量末端在垂直于傳播方向的平面上描繪的軌跡為一直線的偏振光。光線自線偏振鏡一段射入為正向，自四分之一波片一端射入為反向.正向射向圓偏振鏡的自然光，先后通過線偏振鏡和四分之一波片后，即成為圓偏振光根據線偏振鏡之偏振方向與四分之一波片光軸成45。夾角時的相對方位不同，可產生右旋圓偏振光或左旋圓偏振光。如何橢圓偏振光判斷出它是左旋還是右旋：確定左右旋偏振光步驟：(1) 讓入射光通過偏振片B確定橢圓偏振光的長軸與短軸方向.(2) 將入/4片(A=+n/2放在偏振片P前面，讓光軸與長軸或短軸重合，并建立

4、坐標系,縱軸為o光振動方向，橫軸(水平軸)為e光振動方向,k軸為光的傳播方向.(3) 旋轉偏振片一周,找出消光位置，此時，與P的透振方向垂直的方向就是出射線偏振光的振動方向，若線偏振光在一三象限，則入射光為左旋橢圓偏振光若線偏振光在二四象限，則入射光為右旋橢圓偏振光.二、圓偏光：當傳播方向相同，振動方向相互垂直且相位差恒定為尸(2m±1/2)n的兩平面偏振光疊加后可合成光矢量有規(guī)則變化的圓偏振光。圓偏振光的電矢量大小保持不變，而方向隨時間變化。相位差為Q=(2m+1/2)n時為左旋圓偏振光，相位差為(p=(2m-1/2)n時為右旋圓偏振光。三、橢圓偏光:在光的傳播過程中，空間每個點的

5、電矢量均以光線為軸作旋轉運動，且電矢量端點描出一個橢圓軌跡，這種光稱為橢圓偏振光。迎著光線方向看，凡電矢量順時針旋轉的稱右旋橢圓偏振光，凡逆時針旋轉的稱左旋橢圓偏振光。橢圓偏振光中的旋轉電矢量是由兩個頻率相同、振動方向互相垂直、有固定相位差的電矢量振動合成的結果四、布儒斯特角:自然光在電介質界面上反射和折射時，一般情況下反射光和折射光都是部分偏振光，只有當入射角為某特定角時反射光才是線偏振光，其振動方向與入射面垂直，此特定角稱為布儒斯特角或起偏角，用0表示。此規(guī)律稱為布儒斯特定律。光以布儒斯特角入射時，反射光與折射光互相垂直。自然光在兩種各向同性媒質分界面上反射、折射時，當自然光正入射和掠入射時，反射光和折射光仍為自然光；當自然光斜入射時，反射光和折射光都是部分偏振光。反射光中垂直振動多于平行振動，折射光中平行振動多于垂直振動。當入射角滿足關系式tan0=n2/n1時，反射光為振動垂直于入射面的線偏振光。JigKill(W)爲F)設閃甘入肘毎，跆折射用.我們有丫訂sin(GJ一Tiaiu(02)如果反射陽和折射珀垂直,則:整理.為耳申門1和為戈內評介冇的揚京耳肛為反射氣二