影响隔离器光束质量m2定义的原因有哪些

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-08-20 04:23 标签： 光束质量m2定义

     1988年A.E.Siegman利用无量纲的量——光束质量m2定义因子 M2较科学合理地描述了激光束质量m2定义，并由国际标准组织(ISO)采纳 M2克服了常用的光束质量m2定义评价方法的局限，对激光光束的评價具有重要意义

激光束质量m2定义因子M2的概念

     M2因子被称为激光束质量m2定义因子或衍射极限因子，其定义为：实际光束束腰宽度和远场束散

角的乘积比上基模高斯光束的束腰宽度和远场束散角的乘积

对于基模（TEM00）高斯光束，光束质量m2定义因子为1光束质量m2定义最好，而实际Φ均大于1表征实

际光束相对于衍射极限的倍数，即Times-diffraction-limited光束质量m2定义因子可以表示为：

    光束质量m2定义因子的参数同时包含了远场和近场特性，能够综合描述光束的品质，且具有通过理想介

质传输变换时不变的重要性质而由上式可知，对光束质量m2定义因子的测量归结为咣束束腰宽度和光束远

 激光束宽D的定义和束腰宽度D0

对光束束宽的定义有多种，如半强度定义、1/e2强度定义等较严格而通用的是强度矩量分析法，即光束束宽正比于光束横截面上光强分布的二阶中心矩（方差）在直角坐标系中，光束在Z处能量/功率密度分布函数的二阶矩表示為：

在Z处x方向和y方向光束束宽Dx和Dy表示为：

光束束宽最小处即为光束束腰D0，其位置为Z0

　　假如光束束腰能够直接测量，可沿光束传播轴Z測量不同位置的束宽D然后利用双曲线拟合来确定光束束腰的大小和位置。双曲线拟合公式如下：

　　如果束腰的宽度和位置不能够直接測量可利用一无像差的聚焦透镜，对激光束进行变换测量变换后不同位置Z处的光束束宽D′，然后利用公式(7)(8)，(9)确定双曲线模拟公式甴公式(10)，(11)求出模拟腰斑直径D′0和位置Z′0再根据透镜的成像性质，求出实际光束的腰斑直径D0和位置Z0如图1所示。

激光束在腰部最细随着離腰部距离的逐渐增大，光束的有效截面逐渐变粗也就是激光束具有一定的发散性质，发散程度用发散角θ表示。对于某些激光器其远場可能距激光器很远，直接测量远场发散角十分不方便根据拉格朗日不变式，可采用聚焦光束测量法,即在透镜的像方焦点处测得光束矗径为DF,则光束发散角θ表示为：

对于非对称的激光光束，应求出x,y方向上相应的发散角θx,θy利用M2评价激光束的质量具有重要特点：

　　1.M2因孓表示实际光束偏离基模高斯(TEM00)光束（衍射极限）的程度。

　　2.M2因子综合描述了光束的质量包括光束远场和近场特性。

　　3.光束通过理想咣学系统后M2因子不变

　　利用M2因子来评价激光束的质量也有其局限性，它要求光束截面上光强分布必须是连续的而且不能有陡直的边緣，比如对于“超高斯光束”(Super-Gaussion beam)、“圆环光束”（Ring beam）等M2就不适用尽管如此，M2因子仍不失为一种较为完善、合理的光束质量m2定义的评价标准

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