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高斯基模传播计算与激光光路分析

📚 共计 30 章节
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第1章
基模高斯光束概述
什么是基模？高斯光束的数学描述，基模在激光器中的重要性。
基础高斯光束
第2章
束腰半径定义
束腰位置与半径的物理意义，束腰半径对光束质量的影响。
核心概念束腰
第3章
瑞利长度
瑞利长度的定义与计算，瑞利长度在光束传播中的作用。
传播特征长度
第4章
远场发散角
远场发散角的定义，发散角与束腰半径的关系。
远场发散
第5章
高斯光束的复参数表示
q参数的引入，q参数在自由空间中的传播规律。
复参数q参数
第6章
ABCD矩阵与q参数变换
ABCD矩阵法则，q参数通过光学系统的变换。
矩阵光学变换
第7章
薄透镜对高斯光束的变换
透镜焦距对束腰位置和大小的影响，成像公式。
透镜成像
第8章
高斯光束的聚焦
聚焦光斑尺寸计算，聚焦深度与焦深的关系。
聚焦光斑
第9章
高斯光束的准直
准直条件，准直后的光束发散角变化。
准直发散角
第10章
高斯光束的匹配
模式匹配概念，匹配条件与耦合效率。
模式匹配耦合
第11章
谐振腔中的基模
稳定腔的基模特性，腔长与束腰的关系。
谐振腔稳定腔
第12章
平凹腔与对称腔
不同腔型下的束腰位置与大小计算。
腔型计算
第13章
基模与高阶模的区别
TEM00模与TEM01模等，模式竞争与选模。
模式选模
第14章
光束质量因子M²
M²的定义与测量，M²对实际光束的评价。
光束质量M²
第15章
实际光束与理想高斯光束的偏差
像差、衍射对光束质量的影响。
像差衍射
第16章
高斯光束的传输实验
实验装置，束腰测量方法（刀口法、CCD法）。
实验测量
第17章
光束参数积BPP
BPP的定义，BPP与M²的关系。
BPP参数积
第18章
高斯光束在光纤中的传播
单模光纤的模场直径，耦合条件。
光纤耦合
第19章
高斯光束的整形
扩束器、光束匀化技术简介。
整形匀化
第20章
高斯光束的自聚焦效应
非线性介质中的自聚焦，临界功率。
非线性自聚焦
第21章
大气传输中的高斯光束
湍流对光束扩展的影响，闪烁效应。
大气湍流
第22章
高斯光束的干涉与衍射
双光束干涉，光栅衍射中的高斯包络。
干涉衍射
第23章
激光雷达中的高斯光束
发射与接收光学设计，回波信号计算。
激光雷达回波
第24章
激光加工中的高斯光束
聚焦光斑对加工精度的影响，热效应。
加工热效应
第25章
高斯光束的偏振特性
基模的偏振态，偏振对传播的影响。
偏振传播
第26章
超短脉冲高斯光束
时域与空域耦合，色散对束腰的影响。
超短脉冲色散
第27章
高斯光束的数值模拟
Python仿真（使用numpy/scipy），光束传播算法。
数值模拟Python
第28章
常用光学设计软件中的高斯光束
Zemax、Code V中的物理光学传播。
软件Zemax
第29章
基模特性在激光测距中的应用
测距精度与光束发散角的关系。
测距应用
第30章
课程总结与前沿展望
非衍射光束、涡旋光束等新型光束简介。
总结前沿
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