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细说光学谐振腔常用的近似研究方法

2012.07.14 660 字号
 关于光学谐振腔对激光切割机的波动求解以及近似分析方法如下:
  1.几何光学分析方法
   在几何光学近似下,光的波动性不起主要作用,可将光看成光线用几何光学方法来处理。对于光学谐振腔来说,当腔的菲涅耳数弘远于1时,光在其中来回传遍时横向逸出腔外的几何消耗弘远于因为腔镜的有限尺寸引起的衍射消耗。此时可用几何光学的方法来处理腔的模式题目。这种方法的长处是简便,直观,主要缺点在于不能得到腔的衍射消耗和腔模特性的深入分析。
  2,矩阵光学分析方法
   矩阵光学使用矩阵代数的方法研究光学题目,将几何光线和激光束在光腔内的来回传播行为用一个变换矩阵来描写,从而推导出谐振腔的不乱性前提。此外,利用高斯光束的ABCD定律和模的自再现前提能够推导出矩阵元形式表示光腔本征方程的模参数公式,便于光腔的设计和计算。这种方法的长处在于处理题目简明,规范,易于用计算机求解。
  3,波动光学分析方法
  从波动光学的菲涅尔——基本霍夫衍射积分理论出发,可以建立一个描述光学谐振腔模式特性的本征积分方程。利用该方程原则上可以求得任意光腔的模式,从而得到场的振幅,相位分布,谐振频率以及衍射消耗等腔模特性。固然数学上已严格证实了 本征积分方程解的存在性,但只有在腔镜几何尺趋于无限大的情况下,该积分方程的解析求解才是肯的。对于腔镜几何尺寸有限的情况,迄今只对对称共焦腔求出了了解析解。多数情况下,需要使用近似方法求数值解。固然衍射积分方程理论使用了标量场6近似,也不涉及电磁波的偏振特性,但与其他理论比拟。仍可以为是一种比较普通和严格的理论。