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GLAD：傳輸中的相位因子與古伊相移

概述
 

與相同頻率的平面波相比，聚焦高斯光束傳輸時會產生額外的相移。這種相移是由德國科學家Gouy發現的，故稱為古伊相移。其定義為：

 

其中zR為高斯光束的瑞利長度，z=0對應高斯光束的束腰位置。高斯光束傳輸經過束腰位置前后時對應的古伊相移為。高斯光束聚焦傳輸過程中會產生古伊相移的根本原因在于：高斯光束可以視為一系列不同空間頻率分量的平面波的集合。那些傳輸方向與光軸方向存在一定角度的平面波分量在傳輸過程中經歷了一些相移。這些分量的綜合作用使得高斯光束相對于沿光軸方向傳輸的平面波產生了古伊相移。

 

系統描述
 

本例介紹了球面高斯光束的相位移動。高斯光束在束腰處的表達式為：

 

一個球面高斯光波添加了一個二次相位因子之后表達式為：

 

k為波數，R為相位面的半徑。在束腰處R=∞，相位因子消失。

 

為了精確量化菲涅耳衍射，高斯光束的傳輸需要按照下面的公式進行：

 

 

分別考慮上表中的每一項，在瑞利長度中，振幅下降到原來的，相位偏轉-45°，得到的值為(0.5,-0.5)，在1e9位置處，相位偏轉-90°。從束腰處負的傳播導致正的相位偏轉因子。在1e9位置處，振幅大小為2.946e-6。