通常我們以光束的發(fā)散參數(shù)作為完美的高斯激光束的特征。發(fā)散是指光波在其空間傳播過(guò)程中以一定角度展開(kāi)。甚至完美的沒(méi)有任何異常的光線也會(huì)由于衍射效應(yīng)經(jīng)歷某些光束的發(fā)散。衍射是指光線在被不透明的物體，比如刀鋒切斷的時(shí)候產(chǎn)生的彎曲效應(yīng)。展開(kāi)（spreading）產(chǎn)生于在切斷的邊緣發(fā)出的次級(jí)波面陣。這些次級(jí)波和主波會(huì)發(fā)生干涉，同時(shí)相互也會(huì)產(chǎn)生干涉，在某些時(shí)候就會(huì)形成復(fù)雜的衍射圖案。

衍射使得完美的校準(zhǔn)光束成為不可能，或者說(shuō)不能夠?qū)⒐馐劢沟綗o(wú)限小的點(diǎn)。幸運(yùn)的是衍射的效果是能夠被計(jì)算的。因此存在著可以預(yù)知對(duì)于任何衍射極限的透鏡光束被準(zhǔn)直的程度和光斑大小的理論。

我們考慮一束這樣由低功率氣體激光器產(chǎn)生的光束，光腰為S0。這樣我們就能夠假定它能夠達(dá)到衍射極限同時(shí)能夠不用考慮任何熱透鏡效應(yīng)。它將會(huì)顯現(xiàn)出由于衍射引起的光腰的彎曲，或者說(shuō)展開(kāi)效應(yīng)：

光束的遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散定義了一個(gè)給定光束直徑的準(zhǔn)直效果。它也說(shuō)明了光束的零發(fā)散角或者說(shuō)的準(zhǔn)直是不可能達(dá)到的，因?yàn)橐龅竭@些需要有無(wú)窮大的光束直徑。但是這個(gè)等式也表明了改善發(fā)散的可能性。

考慮一個(gè)已經(jīng)準(zhǔn)直的光束，發(fā)散角為θ光腰為S0，我們可以看到如果光束直徑能夠增大，遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角將會(huì)減小。這就是擴(kuò)大光束的優(yōu)點(diǎn)所在。另外，小的發(fā)散能夠使高斯光束聚焦得更好。為了實(shí)現(xiàn)這些改善，在這里我們將描述幾種對(duì)準(zhǔn)直光束擴(kuò)束的方法。