题目
某高斯光束的腰斑半径 w 0 =1.14mm ,光波长 l =10.6 m m ,求与腰斑相距 z =30cm 处的光斑半径及等相位曲率半径A. 1.445mm ,794mmB. 14.45mm, 794mmC. 1.445mm ,397mmD. 2.945mm,397mm
某高斯光束的腰斑半径 w 0 =1.14mm ,光波长 l =10.6 m m ,求与腰斑相距 z =30cm 处的光斑半径及等相位曲率半径
A. 1.445mm ,794mm
B. 14.45mm, 794mm
C. 1.445mm ,397mm
D. 2.945mm,397mm
题目解答
答案
A. 1.445mm ,794mm
解析
本题考查高斯光束的传播特性,涉及光斑半径和等相位曲率半径的计算。解题核心在于:
- 瑞利范围($z_R$)的计算公式:$z_R = \frac{\pi w_0^2}{\lambda}$;
- 光斑半径公式:$w(z) = w_0 \sqrt{1 + \left(\frac{z}{z_R}\right)^2}$;
- 等相位曲率半径公式:$R(z) = z + \frac{z_R^2}{z}$。
关键点:正确代入单位并区分瑞利范围内外的传播特性。
1. 计算瑞利范围 $z_R$
$z_R = \frac{\pi w_0^2}{\lambda} = \frac{\pi (1.14 \times 10^{-3})^2}{10.6 \times 10^{-6}} \approx 0.385 \, \text{m} = 385 \, \text{mm}$
2. 计算光斑半径 $w(z)$
$w(z) = 1.14 \, \text{mm} \cdot \sqrt{1 + \left(\frac{300 \, \text{mm}}{385 \, \text{mm}}\right)^2} \approx 1.14 \cdot 1.268 \approx 1.445 \, \text{mm}$
3. 计算等相位曲率半径 $R(z)$
$R(z) = 300 \, \text{mm} + \frac{385^2}{300} \approx 300 + 494.08 \approx 794.08 \, \text{mm}$