瑞利距离
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在光学及激光科学中,瑞利距离或瑞利长度(Rayleigh length)或瑞利范围(Rayleigh range)是指光束沿着其行进方向,从其腰部到其面积为腰部面积两倍的截面的距离[1],此时截面半径约为 倍的腰部半径。另一个相关的参数为共焦参数(confocal parameter)b,恰为瑞利距离的两倍[2]。当用高斯光束来做为光束模型时,瑞利距离是相当重要的参数。
说明
对于在自由空间下,沿着轴前进的高斯光束,其瑞利距离为[2]
其中
光束在距腰部距离位置的半径为[4]
依定义,的最小值出现在。在距腰部的位置,光束直径变为腰部的倍,截面积则变为2倍。
相关物理量
高斯光束以弧度表示的总角度分布,和瑞利距离有以下的关系[1]
光束在腰部的直径可以用下式表示
- .
以上公式在近轴近似的条件下有限。若光束的发散程度过于严重,无法再适用高斯光束模型,需要用物理光学的分析方式求解。
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参考资料
- ^ 1.0 1.1 Siegman, A. E. Lasers. University Science Books. 1986: 664–669. ISBN 0-935702-11-3.
- ^ 2.0 2.1 Damask, Jay N. Polarization Optics in Telecommunications. Springer. 2004: 221–223. ISBN 0-387-22493-9.
- ^ Siegman (1986) p. 630.
- ^ Meschede, Dieter. Optics, Light and Lasers: The Practical Approach to Modern Aspects of Photonics and Laser Physics. Wiley-VCH. 2007: 46–48. ISBN 3-527-40628-X.
- Rayleigh length (页面存档备份,存于互联网档案馆) RP Photonics Encyclopedia of Optics