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《實(shí)驗(yàn)高斯光束腰斑測(cè)量和變換》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、實(shí)驗(yàn)高斯光束腰斑測(cè)量和變換一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、加深對(duì)高斯光束物理圖像的理解；2、加強(qiáng)對(duì)高斯光束傳播特性的了解；3、掌握用光束質(zhì)量分析儀法和刀口法測(cè)量高斯光束腰斑大小的方法;二、實(shí)驗(yàn)儀器和用具鈦寶石激光器、光功率計(jì)、濾波片、衰減片、光束質(zhì)量分析儀、光學(xué)光具座、計(jì)算機(jī)等。三、實(shí)驗(yàn)原理(-)光束質(zhì)量分析儀法實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如右圖所示：實(shí)驗(yàn)中，將光具座導(dǎo)軌上的CCD相機(jī)沿著激光傳播方向均勻移動(dòng)，實(shí)時(shí)地記錄CCD相機(jī)在光具座標(biāo)尺上的不同位置以及對(duì)應(yīng)的縱向平面上的光斑尺寸。光斑半徑血⑵…定義為在光朿傳播方向上z處的橫截面內(nèi)圓形光斑半徑，可表示為
2、Z)(0(1)即:(4)以Az_g(?)'Az+g他)<0.01(若對(duì)精度有更高要求，可適當(dāng)增加小數(shù)位數(shù))為判據(jù)，選擇適當(dāng)步長逐步減小測(cè)量所得的最小光斑半徑，將每次減小后的光斑半徑值與測(cè)量所得任意兩個(gè)刻度處的光斑半徑疊帶入式(4),運(yùn)用光腰判據(jù)進(jìn)行光腰半徑的求解。(-)刀口測(cè)量法2、實(shí)驗(yàn)原理：2(x2+/)(5)相比于CCD法，刀口法適用于高功率激光的質(zhì)量分析。在理論上是根據(jù)光腰的定義（強(qiáng)度的1/孑）即能量下降到中心光斑能量的86.5%來測(cè)量。但是由于刀口方向（Y軸向）的積分范圍的擴(kuò)大，光束腰的界定一般以能量下降到95.4%
3、為準(zhǔn)。所以在高斯激光束束腰處橫截面內(nèi)的強(qiáng)度分布可表示為：710）；式中人為激光的總功率，?為按照強(qiáng)度1/y所定義的腰斑半徑。對(duì)于高斯光束，場(chǎng)并不是局域于zco{z）的區(qū)域內(nèi)光強(qiáng)很弱。以?為半徑的范圍內(nèi)的光強(qiáng)占總光強(qiáng)的百分比為：I,=S,/S（）=l-e'2=86.466%所以以0為半徑的范圍內(nèi)的光強(qiáng)能量占總光強(qiáng)能量的86.466%o如果按照刀口測(cè)量時(shí)的實(shí)際范圍,則I2=S2/S0=95.44%由此可見，實(shí)際測(cè)量時(shí)測(cè)出的光強(qiáng)與總光強(qiáng)能量的比值為
4、95.44%,比原來的比值要大得多。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）用刀口法確定高斯光束束腰在不同位置所對(duì)應(yīng)的光斑半徑（2）用CCD法觀察高斯光束圖樣五、實(shí)驗(yàn)過程（一）刀口測(cè)量法1.在刀口未切割光束情況下，調(diào)整激光在光具座上的方向及位置；2.將光束對(duì)準(zhǔn)功率計(jì)；并調(diào)整，根據(jù)功率計(jì)的讀數(shù)最大值來確定光功率計(jì)處于最佳接收狀態(tài)；3.在激光和光功率計(jì)Z間放一個(gè)微型小孔（針孔擋片），讓擋片在光束傳播方向來回移動(dòng)，通過光功率計(jì)的讀數(shù)，找到最大值處，即該處為光束束腰位置（測(cè)量時(shí)，該處也是刀口位置），并固定好光功率計(jì)；4.取走擋片，記錄功率計(jì)的最大讀數(shù)丘，
5、此為激光光束的總功率；5.用刀口代替擋片，旋動(dòng)刀口測(cè)微螺母，讓刀口切割光束，直至光功率計(jì)的讀數(shù)為0.954人，記錄該處測(cè)微螺母的讀數(shù)尤；再繼續(xù)選裝測(cè)微螺母至0.046幾處，并記錄該處讀數(shù)為*2,得（高斯激光束束腰在該處的直徑）.6.移動(dòng)刀口位置，并記下不同位置所對(duì)應(yīng)的束腰直徑AX待數(shù)據(jù)記錄好后整理實(shí)驗(yàn)儀器并驚醒數(shù)據(jù)的分析與處理。（二）CCD測(cè)量法1、調(diào)節(jié)激光器的準(zhǔn)直（按照“近屏”調(diào)“近端”，“遠(yuǎn)屏”調(diào)“遠(yuǎn)端”原則）將白屏（帶小孔）固定在光具座接近激光器的一側(cè)；調(diào)節(jié)白屏高度和激光器光束出口端（可簡(jiǎn)稱為“近端”）三顆平面調(diào)節(jié)螺母
6、使光束穿過小孔；向遠(yuǎn)離激光器方向移動(dòng)口屏；若光束偏離小孔，則調(diào)節(jié)激光器近端的三顆平面調(diào)節(jié)螺母，直至光束無遮擋穿過小孔；進(jìn)一步移動(dòng)白屏，若白屏處于光具座一半長度以外，則換作調(diào)整激光器另外一端（遠(yuǎn)端）的三顆平面調(diào)節(jié)螺母，讓光束穿過小孔；反復(fù)調(diào)節(jié)螺母直至達(dá)激光器準(zhǔn)直。2、調(diào)整CCD相機(jī)，觀察高斯光束的截面圖形。取走白屏，在CCD相機(jī)前端放上濾光片和衰減片；調(diào)整CCD相機(jī)的支架高度，以確保光束能集中入射在CCD相機(jī)的感光元件上；將CCD相機(jī)移動(dòng)到靠近激光器端；打開電腦中的數(shù)據(jù)采集軟件“光束分析儀”，實(shí)時(shí)觀察電腦屏幕上的圖形，根據(jù)高斯
7、光束的特征，細(xì)致調(diào)節(jié)CCD和機(jī)的高度與方位；并由近及遠(yuǎn)移動(dòng)CCD相機(jī)，觀察圖像的變化。3、記錄高斯光束的截面圖形六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)舉例1、數(shù)據(jù)記錄位置94%6%△平均△01.40.910.491.30.860.441.330.870.460.46332.51.260.790.471.280.7730.5071.250.770.480.4855751.5921.0890.5031.5921.0970.4951.6091.0980.5110.5037.52.0011.5010.5002.0031.5030.5001.9921.4950
8、.4970.499101.8601.2250.5251.8581.3340.5241.8531.3310.5220.523712.51.8201.2860.5341.8191.2810.5381.8221.2860.5360.536151.6831.1320.5511.6811.1300.
