演示高斯光束经透镜后的变化

资 源 简 介

演示高斯光束经透镜后的变化

详 情 说 明

高斯光束经透镜后的变化规律是激光光学中的重要基础课题。理解这一过程对于激光系统设计、光路调试具有直接指导意义。

典型的高斯光束传播特性由束腰半径和瑞利长度决定。当光束通过透镜时，透镜的焦距会改变光束波前曲率，从而重塑光束传播特性。根据ABCD传输矩阵理论，可推导出经过薄透镜变换后，新束腰位置与原始束腰位置满足物像关系式，而光束参数的变化可通过复曲率半径的变换规律精确描述。

参数化分析时需关注三个核心变量：入射光束的束腰半径、入射面与透镜的距离、透镜焦距。这三个参数共同决定了输出光束的新束腰位置和大小。当入射光束的束腰位于透镜前焦点时，输出光束将在透镜后焦点处形成新的束腰，这是激光扩束/缩束系统的设计基础。

对于光学仿真实现，建议采用分步计算法：先计算透镜对波前相位的调制作用，再通过菲涅尔衍射积分计算调制后的光束传播。这种方法能准确再现实际光学系统中观察到的光束尺寸振荡、焦点偏移等现象。实际应用中还需要考虑透镜像差、表面反射损耗等非理想因素对光束质量的影响。