高斯光束英文解释翻译、高斯光束的近义词、反义词、例句
英语翻译：
【化】 Gaussian beam
分词翻译：
高斯的英语翻译：
gauss
【计】 Gaussian
【医】 gauss
光束的英语翻译：
beam of light
【化】 light beam
【医】 beam of light
专业解析
高斯光束（Gaussian Beam）是激光光学中一种基础电磁场分布模式，其横截面光强呈高斯函数形式衰减，且在自由空间传播时满足亥姆霍兹方程。该概念由物理学家J. P. Gordon于1962年首次系统描述，其英文术语为“Gaussian Beam”，中文直译为“高斯光束”或“高斯波束”。
核心特性与数学表达
-
横向电场分布：高斯光束的电场振幅满足方程：
$$
E(r) = E_0 cdot frac{w_0}{w(z)} expleft(-frac{r}{w(z)}right) expleft(-ileft(kz - arctanfrac{z}{z_R}right)right)
$$
其中$w(z)$为光束半径，$z_R$为瑞利长度，$k$为波数。
-
传播特性：
- 束腰（Beam Waist）：最小光束半径位置（$z=0$）
- 发散角：远场发散角与波长和束腰尺寸相关，公式为$theta approx frac{lambda}{pi w_0}$。
应用领域
该光束模型被广泛应用于激光谐振腔设计（如共焦腔）、光纤耦合效率计算、显微成像系统（如共聚焦显微镜）和激光加工（如材料切割焦斑控制）。
权威参考资料
- 《激光原理》（周炳琨，高等教育出版社）第3章“高斯光束传播规律”
- OSA（Optica Publishing Group）官网技术文档《Gaussian Beam Optics》
- 美国国家标准与技术研究院（NIST）《激光参数测量标准》第5.2节
网络扩展解释
高斯光束是激光光学中一种基础且重要的光束模式，其定义、特性及相关参数可综合多个权威来源归纳如下：
1.定义与基本原理
高斯光束是激光在自由空间传播时的典型模式，其电场强度分布遵循高斯函数形式，光强在横截面上呈钟形（正态）分布。它源于激光谐振腔的基模振荡，是傍轴亥姆霍兹方程的解，能量主要集中在光轴附近的圆柱体内。
2.核心特点
- 高斯分布特性：横截面光强随径向距离$rho$按高斯函数衰减，中心光强最大，边缘逐渐减弱。
- 传播动态性：光束半径随传播距离$z$按双曲线规律变化，束腰处（$z=0$）半径最小（$omega_0$），远离束腰后逐渐发散。
- 自我修复性：遇到障碍物后，光束可在远场恢复高斯分布，适用于复杂光学系统设计。
- 相位与波前特性：波前曲率半径$R_z$随$z$变化，等相位面近似为球面。
3.关键参数与公式
- 束腰半径（$omega_0$）：光束最窄处的半径，决定了发散特性。
- 瑞利长度（$Z_R$）：光束保持近似平行的传播距离，计算为$Z_R = frac{pi omega_0}{lambda}$。
- 远场发散角（$theta$）：光束远距离扩散角度，$theta = frac{2lambda}{pi omega_0}$。
- 光斑半径（$omega_z$）：距离束腰$z$处的半径，$omega_z = omega_0 sqrt{1 + left( frac{z}{Z_R} right)}$。
4.传播特性
- 光束半径随传播距离呈双曲线增长，渐近线夹角为远场发散角。
- 轴上光强（$rho=0$）随$z$增大而降低，$I(z,0) = frac{I_0}{1 + (z/Z_R)}$，在$z=Z_R$时降至最大值的一半。
5.应用领域
- 激光加工：利用高能量密度的束腰区域进行精密切割或焊接。
- 光通信：依赖低发散特性实现远距离信号传输。
- 光学成像与测量：基于高斯分布的稳定性提升成像分辨率和测量精度。
公式示例
远场发散角：
$$
theta = frac{2lambda}{pi omega_0}
$$
光斑半径随传播距离的变化：
$$
omega_z = omega_0 sqrt{1 + left( frac{z}{Z_R} right)}
$$
以上内容综合了高斯光束的理论模型、物理特性及实际意义，更多细节可参考相关光学文献或专业工具（如科研计算器）。
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