简介
光束直径是沿垂直于光束轴线并与其相交的指定线的直径。由于光束通常不具有确定的边缘,所以直径可以以许多不同的方式来定义。光束直径可以在垂直于光束轴的特定平面上以长度为单位进行测量。
光束直径通常用于表征光学状态下的电磁光束,有时在微波状态下,即光束出射的孔径相对于波长非常大。
光束直径通常是指圆形横截面的光束,但也有特例。例如具有椭圆形横截面,在这种情况下,必须指定光束直径的方向,例如相对于椭圆形横截面的主轴或短轴。在光束不具有圆形对称性的应用中,术语“光束宽度”可能是优选的。1
测量方法朗琴尺法如果朗琴尺是由遮光和透光的线条组成,通过测定由尺扫过光束截而得到的透过辐射调制度,就可获得高斯 光束直径。可以证明。 处光束直径d由下式给出:
式中, 是最小传输功率 和最大传输功率 之比值,W是线宽。只要 就可使此 结果精确到1% 左右。将这种技术用于反射情况时,要获得遮光和透光的线条是很困难的。这样,考虑其效用,将 (1)式变为:
式中,RS是间隙的反射率;RE是线条的反射率; 是测得的调制度。应注意,由于RE和RS作为比值出现,所以没必要测量其绝对值。
图1是用于本工作的栅尺示意图。此尺由宽为10μm的两个线条、宽为1μm的十个线条和宽为10μm的两个线 条构 成。里一个图是反射光的合成信号和测量值。使用这种尺的优点是,可以同时在同一个示波器的踪迹上测量 RS、RE、 、 ,(假定大线条的反射率与小线条的反射率一样)。用(2)式和图2所示的测量值能够得 到光束直径为1.33μm左右。2
Arnaud等人的刀口法文献2描述了Arnaud等人提出的用于全反射界刃和全透过间隙的刀口技术。所得结果如下:
式中, 是反射信号导数的最 大值。此外,对非理想下的界刃和间隙,上式必须修正。推导非理想结果的过程可直接从文献(2)和 上述推演中得到。对反射率RE的界刃和反射率RS的间隙,其半径可由下式给出:
因为我们测量的是,所以图2表明的测量过程可用于偏移信号。如上所述,不必知道RS、RE或他们的比值。图3是图2信号的导数。这项工作是在一台数字式示波器上完成的。用这些测量值和v值,可以测定约为1.24μm的光束直径。3