Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Weber H., Herziger G., Poprawe R. (eds.) Laser Fundamentals. Part 1 (Springer 2005)(263s) PEo .pdf
Скачиваний:
73
Добавлен:
15.08.2013
Размер:
2.78 Mб
Скачать

126

 

 

 

 

 

 

3.1.7 Beam propagation in optical systems

[Ref. p. 131

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Geometrical optics

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

z0 /f = 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f 1

 

 

 

 

z0 /f = 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

'/

 

 

 

 

 

 

 

z0 /f = 0.5

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z0 /f = 0.3

 

 

 

 

-1

 

Geometrical optics

 

 

z0 /f = 0.2

 

 

Fig. 3.1.43. Relation of the Gaussian waist transfer (full

 

 

 

 

 

-2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lines) to the thin-lens equation (dashed) of geometrical

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

optics for di erent influences of di raction (wavelength λ

 

 

 

 

 

 

z / f

 

 

 

 

 

respectively z0).

 

3.1.7.4 Collins integral

For Fresnel’s approximation of di raction in paraxial systems see [68Goo, 71Col, 78Loh, 94Roe]. It was generalized to the propagation of field distributions in ABCD-described systems by [70Col, 76Arn, 05Gro2, 05Hod].

3.1.7.4.1 Two-dimensional propagation

In Table 3.1.22 the propagation in rotational symmetric systems and simple astigmatic systems is given.

Table 3.1.22. Propagation in rotational symmetric systems and simple astigmatic systems.

Given

Solution

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

– ABCD-matrix of the optical

Field U O(x2) in the output plane (Collins integral ):

 

 

system (see Tables 3.1.11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U O(x2) =

i

 

 

 

 

 

 

 

 

and 3.1.12),

e

ikL

 

 

 

 

 

 

– field distribution in the in-

λ B

 

 

 

 

 

 

 

 

put plane U I(x),

d x1 U I(x1) exp i

k

 

2

2

.

 

– path length along the opti-

×

 

 

Ax1

2x1x2 + Dx2

(3.1.131)

2B

cal axis L.

−∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Example 3.1.18. The waist of a Gaussian beam is given with U I(x1) = exp (−x21/w2I) in the input plane. The system consists of a thin lens with the focal length f followed by a free-space propagation by distance z. The ABCD-matrix is calculated from Fig. 3.1.34 and Table 3.1.11:

C D

 

 

 

1/f

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A B

=

1 − z/f

z .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

k

 

 

z

1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

λ z

 

 

w2I

2z

f

U O(x2) =

 

 

 

 

eikL

d x1 exp

 

1

exp i

 

1

 

 

x2

 

2x1x2 + x2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞

Landolt-B¨ornstein

New Series VIII/1A1

Соседние файлы в предмете Оптика