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(diǎn)，振幅下降到原點(diǎn)處的1/e倍的地方，由于高斯光關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱，所以1/e的地方形成一個(gè)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(lái)考察，此時(shí)的半徑，即是束腰半徑。沿著光斑前進(jìn)，各處的半徑的包絡(luò)線是一個(gè)雙曲面，該雙曲面有漸近線。高斯光束的傳輸特性，是在遠(yuǎn)處沿傳播方向成特定角度擴(kuò)散，該角度即是光束的遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角，也就是一對(duì)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(shuō)遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角與波長(zhǎng)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(shí)，準(zhǔn)直器發(fā)出的光在一定范圍內(nèi)近似成平行光，距離稍遠(yuǎn)，光斑逐漸發(fā)散，亮點(diǎn)變?nèi)踝兇?；可是從光纖出來(lái)的光，很快就發(fā)散；這是因?yàn)?，?zhǔn)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(shí)，對(duì)于準(zhǔn)直器最大工作距離的定義，往往可理解為該準(zhǔn)直器輸出光斑的共焦參數(shù)，該參數(shù)與光斑束腰半徑平方成正比，與波長(zhǎng)成反比，計(jì)算式是：3.1415926*束腰半徑*束腰半徑/波長(zhǎng)-f=nw°2/入。所以要做成長(zhǎng)工作距離(意味著在更長(zhǎng)的傳輸距離里高斯光束仍近似成平行光)的準(zhǔn)直器，必然要把光斑做大，透鏡相應(yīng)要加長(zhǎng)加粗。偏振光：如果在光的傳播方向上各點(diǎn)的光矢量在確定的平

3、面內(nèi)，這種光被稱為平面偏振光，如果光矢量的端點(diǎn)的軌跡為一條直線，此時(shí)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(guò)線偏振鏡和四分之一波片后，即成為圓偏振光根據(jù)線偏振鏡之偏振方向與四分之一波片光軸成45。夾角時(shí)的相對(duì)方位不同，可產(chǎn)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(guò)偏振片B確定橢圓偏振光的長(zhǎng)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(zhǎng)軸或短軸重合，并建立

4、坐標(biāo)系,縱軸為o光振動(dòng)方向，橫軸(水平軸)為e光振動(dòng)方向,k軸為光的傳播方向.(3) 旋轉(zhuǎn)偏振片一周,找出消光位置，此時(shí)，與P的透振方向垂直的方向就是出射線偏振光的振動(dòng)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(dāng)傳播方向相同，振動(dòng)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(shí)間變化。相位差為Q=(2m+1/2)n時(shí)為左旋圓偏振光，相位差為(p=(2m-1/2)n時(shí)為右旋圓偏振光。三、橢圓偏光:在光的傳播過(guò)程中，空間每個(gè)點(diǎn)的

5、電矢量均以光線為軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，且電矢量端點(diǎn)描出一個(gè)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(shí)針旋轉(zhuǎn)的稱右旋橢圓偏振光，凡逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的稱左旋橢圓偏振光。橢圓偏振光中的旋轉(zhuǎn)電矢量是由兩個(gè)頻率相同、振動(dòng)方向互相垂直、有固定相位差的電矢量振動(dòng)合成的結(jié)果四、布儒斯特角:自然光在電介質(zhì)界面上反射和折射時(shí)，一般情況下反射光和折射光都是部分偏振光，只有當(dāng)入射角為某特定角時(shí)反射光才是線偏振光，其振動(dòng)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(shí)，反射光與折射光互相垂直。自然光在兩種各向同性媒質(zhì)分界面上反射、折射時(shí)，當(dāng)自然光正入射和掠入射時(shí)，反射光和折射光仍為自然光；當(dāng)自然光斜入射時(shí)，反射光和折射光都是部分偏振光。反射光中垂直振動(dòng)多于平行振動(dòng)，折射光中平行振動(dòng)多于垂直振動(dòng)。當(dāng)入射角滿足關(guān)系式tan0=n2/n1時(shí)，反射光為振動(dòng)垂直于入射面的線偏振光。JigKill(W)爲(wèi)F)設(shè)閃甘入肘毎，跆折射用.我們有丫訂sin(GJ一Tiaiu(02)如果反射陽(yáng)和折射珀垂直,則:整理.為耳申門1和為戈內(nèi)評(píng)介冇的揚(yáng)京耳肛為反射氣二