MATLAB圆形Airy光束性能评估指南：掌握光束质量与传播效率

# 1. 圆形Airy光束的基本原理**

圆形Airy光束是一种具有独特光学性质的特殊光束，其横向截面呈圆形，光强分布遵循Airy函数。它由一个圆形光阑衍射产生，其光强分布为：

I(r) = I_0 * (2J_1(kr) / kr)^2

其中，I(r)为径向光强分布，I_0为光束中心光强，k为波矢，r为径向距离，J_1为一阶贝塞尔函数。

圆形Airy光束具有以下特点：

* **中心光强高：**光束中心的光强最高，随着径向距离增加而衰减。
* **光斑大小有限：**光束在传播过程中逐渐扩散，但其光斑大小有限，由光阑尺寸和波长决定。
* **低衍射：**圆形Airy光束具有较低的衍射，这意味着它在传播过程中不易发生散射或衍射。

# 2. 圆形Airy光束质量评估

### 2.1 光束质量因子

光束质量因子是衡量光束质量的重要指标，它反映了光束与理想高斯光束的接近程度。常用的光束质量因子包括 Strehl 比和光束质量参数 M²。

#### 2.1.1 Strehl 比

Strehl 比定义为实际光束中心强度与理想高斯光束中心强度的比值。其取值范围为 0 到 1，其中 1 表示完美的高斯光束，而 0 表示完全偏离高斯分布的光束。Strehl 比的计算公式为：

Strehl比 = I_实际 / I_理想

其中，`I_实际` 为实际光束中心强度，`I_理想` 为理想高斯光束中心强度。

#### 2.1.2 光束质量参数 M²

光束质量参数 M² 是另一个衡量光束质量的指标，它表示光束在远场处发散的程度。其定义为实际光束发散角与理想高斯光束发散角的比值。M² 的取值范围为 1 到无穷大，其中 1 表示完美的高斯光束，而无穷大表示完全偏离高斯分布的光束。M² 的计算公式为：

M² = (θ_实际 / θ_理想)²

其中，`θ_实际` 为实际光束发散角，`θ_理想` 为理想高斯光束发散角。

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