什么是高斯光束

图1：高斯光束和平顶光束在相同的光功率下，显示高斯光束的峰值强度是平顶光束的两倍

大多数激光束都是高斯光束，尽管在某些情况下，具有非高斯辐照度分布是有益的。随着离激光束横截面中心的距离增加，高斯光束的对称辐照度分布减小。平顶光束通过激光束的横截面具有恒定的辐照度分布。一些应用受益于给定区域的恒定强度，包括半导体晶片的处理、高功率水平下的非线性频率转换和材料处理。与高斯光束相比，平顶光束通常会产生更准确和可预测的结果，如更清晰的切割和更锋利的边缘，但它们会带来额外的系统复杂性和成本。

高质量的单模激光器产生低阶高斯辐照度分布，即TEM00模式。与平顶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顶激光束的两倍(图2)。高斯光束在变换下保持不变;因此，当光束在系统中传播时，即使光束大小发生变化，光束轮廓仍然是高斯的。这是因为高斯函数的傅立叶变换是另一个高斯函数。光通过无限远的传播或通过完美的透镜聚焦来进行傅立叶变换。

高斯激光器比其他激光器更常见，也更具成本效益，但它们有几个缺点，例如它们的“侧翼”或从光束的可用中心部分延伸出来的低强度区域。如果高斯光束的翼的强度低于应用所需的阈值，则通常会导致能量浪费(图1)。它们还可能对周围区域造成损害，并扩大热影响区，这在激光手术和精确材料加工等应用中是有害的。由于高斯光束的热影响区延长，使用高斯光束切割或塑造精细特征的精度将低于平顶光束，使平顶光束成为此类应用的更好选择。

审核编辑 黄宇