使用Matlab模拟高斯光强分布与激光光学分析

本章节内容主要探讨的是高斯光强分布及其在激光光学领域的应用，以Matlab软件进行模拟。首先，通过数学模型介绍Maxwell方程组，这是电磁学的基础，它由四个方程组成，包括高斯定律（电场和磁场的来源），法拉第定律（电场的变化与磁场的关系）以及Maxwell修正的安培定律，这些方程共同构成了完整的电磁现象理论，并预测了电磁波的存在，其中光速的发现是对光学理解的重大突破。 高斯光束的特性是其强度随距离呈指数衰减，这种衰减遵循高斯函数的形式，即电场复振幅在空间上的分布近似为高斯分布。在实际应用中，比如激光光学系统的设计，理解高斯光束的强度分布对于精确控制和优化激光束的传输至关重要。在Matlab环境中，作者通过编程展示了如何利用这个模型来模拟高斯光束在自由传输过程中的强度变化，通过`clear`和`clc`命令清理工作区，定义了光的波长、初始半径、Z轴范围等参数，并使用二维网格函数`meshgrid`创建了空间坐标。 该部分的内容不仅介绍了电磁学理论，还展示了Matlab在物理问题求解和可视化中的实用性。通过高斯光强分布的模拟，读者可以直观地理解激光在空间上的动态行为，并为后续章节中关于自适应光学、非线性光学以及固体激光器件的研究和设计奠定基础。刘良清硕士研究生以其在华中科技大学激光技术与工程学院的研究背景，提供了深入浅出的讲解，使读者能够运用Matlab工具进行激光光学分析和实践应用。