概述

有些時候，制造商在提供高斯光束的數(shù)據(jù)時會以半高全寬 (Full Width Half Maximum, FWHM) 的形式給出， 但是OpticStudio使用1/e^2來定義光束的寬度。這篇文章介紹了如何將測量到的FWHM寬度值轉(zhuǎn)換為OpticStudio使用的1/e^2寬度值。

介紹

OpticStudio使用1/e^2作為半寬值來對高斯光束的光斑尺寸進行定義，它表示能量降低至峰值能量的13.5%的位置。 然而有些供應(yīng)商提供的測試數(shù)據(jù)是以半高全寬的形式給出，而非1/e^2的寬度。下文中給出了高斯光束FWHM寬度和1/e^2寬度的對應(yīng)關(guān)系。

對于一個實際的TEM00模的、旋轉(zhuǎn)對稱的、歸一化的高斯光，F(xiàn)WHM和1/e^2之間存在一個線性的關(guān)系。

高斯光束的強度分布可由下式表示：

其中，w是光束在1/e^2強度點到光束中心軸的距離（半寬值），r表示以光束中心點為原點的徑向距離。寬度w與z軸位置的對應(yīng)關(guān)系可由下式表示：

其中w0表示高斯光束在1/e^2強度點的束腰半徑。 對于一束歸一化的高斯光束來說，我們知道FWHM表示的半徑位置位于峰值強度一半的點。因此，我們可以將公式化簡為：

FWHM是光束在強度為峰值強度一半處的全寬值，因此我們需要將該值除以2來代替徑向尺寸r：

化簡后我們可以得到：

對公式兩邊取對數(shù)并將常數(shù)項置于公式一側(cè)，可以得到如下公式：

根據(jù)上式求解w，我們可以得到FWHM寬度和1/e^2的對應(yīng)關(guān)系：

小結(jié)

本文介紹了將高斯光束的FWHM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為1/e^2數(shù)據(jù)的推導(dǎo)過程。