[科普中國]-平頂光束

平頂光束是一種在圓形區(qū)域內(nèi)有幾乎一致通量（能量密度）的激光光束或電子束。一般是由高斯光束經(jīng)過衍射光學元件而產(chǎn)生。平頂光束常用在工業(yè)上，例如在印刷電路板中的激光鉆孔。平頂光束也常用在高功率的激光系統(tǒng)中，這類系統(tǒng)利用一連串的光放大器產(chǎn)生強烈的光束。

簡介平頂光束是一種在圓形區(qū)域內(nèi)有幾乎一致通量（能量密度）的激光光束或電子束。一般是由高斯光束經(jīng)過衍射光學元件而產(chǎn)生。平頂光束常用在工業(yè)上，例如在印刷電路板中的激光鉆孔。平頂光束也常用在高功率的激光系統(tǒng)中，這類系統(tǒng)利用一連串的光放大器產(chǎn)生強烈的光束。1

高斯光束在光學中，高斯光束（英語：Gaussian beam）是橫向電場以及輻照度分布近似滿足高斯函數(shù)的電磁波光束。許多激光都近似滿足高斯光束的條件，在這種情況里，激光在光諧振腔里以TEM00波模（橫向基模）傳播。當它在滿足近衍射極限的鏡片中發(fā)生折射時，高斯光束會變換成另一種不同參數(shù)的高斯光束，因此，高斯光束是激光光學里一種方便、廣泛應用的模型。

描述高斯光束的數(shù)學函數(shù)是亥姆霍茲方程的一個近軸近似解（屬于小角近似的一種）。這個解具有高斯函數(shù)的形式，代表了光束中電場分量的復振幅。盡管電磁波的傳播包括電場和磁場兩部分，研究其中任一個場，就足以描述波在傳播時的性質(zhì)。

高斯光束中，場的行為可以通過幾個參數(shù)加以刻畫，如光斑大小，曲率半徑，古依相移等。

亥姆霍茲方程的近軸近似解可能不止一個。笛卡爾坐標系下求解可得一類稱為厄米-高斯模的解，在柱坐標中求解則得到一類稱為拉蓋爾-高斯模的解。對這兩類解，最低階都是高斯光束，高階解則描述了光學諧振腔中的高階橫向模。2

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本詞條內(nèi)容貢獻者為:

王沛 - 副教授、副研究員 - 中國科學院工程熱物理研究所