什么是高斯光束

圖1：高斯光束和平頂光束在相同的光功率下，顯示高斯光束的峰值強度是平頂光束的兩倍

大多數激光束都是高斯光束，盡管在某些情況下，具有非高斯輻照度分布是有益的。隨著離激光束橫截面中心的距離增加，高斯光束的對稱輻照度分布減小。平頂光束通過激光束的橫截面具有恒定的輻照度分布。一些應用受益于給定區域的恒定強度，包括半導體晶片的處理、高功率水平下的非線性頻率轉換和材料處理。與高斯光束相比，平頂光束通常會產生更準確和可預測的結果，如更清晰的切割和更鋒利的邊緣，但它們會帶來額外的系統復雜性和成本。

高質量的單模激光器產生低階高斯輻照度分布，即TEM00模式。與平頂激光束具有相同平均光功率的高斯激光束的峰值通量是平頂激光束的兩倍(圖2)。高斯光束在變換下保持不變;因此，當光束在系統中傳播時，即使光束大小發生變化，光束輪廓仍然是高斯的。這是因為高斯函數的傅立葉變換是另一個高斯函數。光通過無限遠的傳播或通過完美的透鏡聚焦來進行傅立葉變換。

高斯激光器比其他激光器更常見，也更具成本效益，但它們有幾個缺點，例如它們的“側翼”或從光束的可用中心部分延伸出來的低強度區域。如果高斯光束的翼的強度低于應用所需的閾值，則通常會導致能量浪費(圖1)。它們還可能對周圍區域造成損害，并擴大熱影響區，這在激光手術和精確材料加工等應用中是有害的。由于高斯光束的熱影響區延長，使用高斯光束切割或塑造精細特征的精度將低于平頂光束，使平頂光束成為此類應用的更好選擇。

審核編輯 黃宇