激光技术实验模板
激光技术实验
实验报告
学院: 通信工程学院姓名: 高书勤
学号:
实验指导教师: 刘巨林
-12-13
激光大气通讯
一．实验目的和内容:
1.了解电光调制器的基本结构;
2.熟悉激光大气通讯的基本原理;
3.掌握音频信号的激光大气通讯的调试技术;
4.探讨影响激光大气通讯效果的主要因素;
二实验仪器
1. HE-NE激光器
2.电光调制器及DGY-3型调制电源
3.收音机或音频信号发生器
4.偏振片( 2个) 、1/4波片
5.光电接收放大器及直流电压源( 9V)
6.音箱或收录机( 代替音箱)
7.示波器
三．实验原理
1.电光调制器的结构
本调制器是选用优质的DKDP晶体、利用pockpl效应对光进行信号调制的器件。其主要特性为:
材料: DKDP单晶
结构: 四块串联、环形电极
调制方式: 纵调
半波电压: DC900-1000V( 使用电压不得超过1300V)
工作频率: 0-100MHz
等效电容: 12pf
图1.为电光调制器的结构示意图
1.电极引出线
2.DKDP晶体
3.环形电极
4.偏振片
2.电光调制器的调整
为了保证信号传输的质量和较高的信噪比, 进行激光大气通讯之前, 首先对光路和器件的状态进行调整。电光调制器的实验系统安排大致如图2.所示。调整步骤大致如下:
①He-Ne激光器②起偏器③1/4波片
④电光调制器⑤检偏器⑥光电接收放大器
⑦示波器⑧DGY-Ⅲ型调制电源⑨直流电压源
( 1) 仔细调整电光调制器, 使激光光束与其晶体的光轴平行并经过晶体中心; 然后放入检偏器并旋转可使透过光的强度发生明显的变化。
( 2) 将电光调制器的电极引出线与调整电源的电光输出端口连接起来, 在示波器上便可观察到调制光的波形。旋转调制器( 小心触电! ) 可使波形变为倍频信号, 则晶体晶轴方位调整完毕。
①He-Ne激光器所发出的激光经过②起偏器之后, 所得到的激光为偏振光, 再经过③1/4波片之后, 会变成圆偏振光。
3.激光大气通讯实验系统的组成
如图所描述的系统, 传输音频( 300-3400Hz) 信号或收录机播放的节目。实验时, 将收录机的节目信号或音频信号接至调制电源的电光输入端口, 这样, 若将本系统配套的光电接收放大器上接收到的光信号接入音箱或收录机( 收录机代替音箱, 信号接入到Line out端口, 按下play键) , 适当旋转或调制各元器件, 便可听到清晰的广播声音。
①He-Ne激光器②起偏器③1/4波片④电光调制器
⑤检偏器⑥光电接收放大器⑦音箱或收录机( 代替音箱)
⑧DGY-Ⅲ型调制电源⑨收音机或音频信号发生器⑩直流电压源
四．实验注意事项
1. 实验中, 使用的调制器为”电光调制器”, 注意不要将它连接到调制电源的声光、磁光端口。
2.光电接收放大器要正常工作, 必须配备9V的直流电压源。若给光电接收放大器提供了9V的直流电压源, 它还不能正常工作, 应检查它后面的开关是否处于”开”的位置。
五．实验结果与分析
1.实验结果
( 1) 调制电光调制器时, 旋转调制器, 示波器显示调制信号波形发生变化, 振幅也随之改变, 只在某一个特定位置上调制信号振幅达到最大, 产生倍频信号。调节检偏器, 信号有强弱变化, 振幅、
频率也发生变化, 当到达某一个合适的位置时, 信号振幅最大, 强度最大, 听起来最清晰
( 2) 在进行传输音频( 300-3400Hz) 信号或收录机播放的节目的实验时, 经过将收录机的节目信号或音频信号接至调制电源的电光输入端口, 之后将光电接收放大器上接收到的光信号接入音箱或收录机, 就能够听到广播的声音, 可是并不算清晰, 会有杂音, 经过适当的转动起偏器或者检偏器, 就能够听到清晰的广播声音。
（3）转动起偏器或者检偏器, 均会对接收信号产生影响, 喇叭声音大小随之改变; 增加或减小检测器供电电压, 喇叭声音随之增大或减小; 当在光电接收放大器前任意位置隔断激光链路时, 均无法接到信号, 喇叭声音消失。
2.实验分析
根据实验结果, 经分析得出影响激光大气通讯的因素有:
1.光噪声因素: 该因素主要影响激光大气通信系统的接收灵敏度。背景光本身的随机。背景光本身由于光源的不稳定性、反射散射过程的不稳定性及传播过程中的不稳定性, 将存在宽谱的随机起伏, 相当于光噪声, 这种噪声被接收机检测后将产生相应的噪声电流, 使系统信噪比恶化。因此, 激光系统必须有很强的排除杂光的能力, 否则阳光或其它照射光源就会淹没激光束。
2.光端机因素: 主要受发射机的发射光强和接收机的灵敏度影响, 另外, 在实际的大气激光通讯中, 由于发射机与接收机之间局里较远, 因此, 发射机的光出射角( 影响光束的汇聚性) 与接收机的接
收孔径也是影响通信效果的主要因素。
3.障碍物因素: 当激光束的传播路径上存在障碍物时, 激光大气通讯就会受到干扰。
六．实验体会:
经过本实验, 基本了解了激光大气通信系统的结构、实验原理, 经过经过自己的动手和观测, 而且在老师的指导讲解下, , 完成了激光大气通信的实验, 认知了影响激光大气通信质量的各种因素, 而且对于如何排除这些干扰因素有了一定认识, 同时, 在实验中遇到的问题也经过查阅相关资料得到了解答, 为以后进一步的了解激光大气通讯实验奠定了基础, 经过此次的激光大气通讯实验, 我收获颇丰。
10级激光加工试卷及答案
一、单项选择题（30分） 1.世界上首台激光器的发明人是（ D ） D.梅曼 2.激光从一种介质传播到折射率不同的另一种介质时，在介质之间的界面上将出现（C ） C.反射与折射 3.激光可以加工的材料有（ C ） C.很多种金属、非金属 4.激光标记的加工方式是（ B ） B.非接触加工 5.扫描法打标的控制方法是（ A ）A.计算机控制 6.激光焊接时，焊接部件（ B ） B.局部达到熔点 7.激光焊接时，脉宽参数的含义是（D ） D.激光作用的时间 8.世界上第一台激光器属于（A ）A.固体激光器 9.Y AG激光的波长是（ A ）A.1064nm 10.我国首台激光器诞生在（ B ）B.长春光机所 11.焊接薄材料时，聚焦位置处于（ B ）B.正离焦 12.激光切割对激光模式的要求是（C ） C.好 13.要求大的焊接熔深时，聚焦位置处于（ C ） C.负离焦 14.激光切割的温度在（C ） C.汽化点以上 15.激光对物体的作用主要表现在物体对激光的（ C ） C.吸收 16.原子从高能级跳跃到低能级的过程称为（ B ）B.跃迁 17.CO2激光的波长是（ B ）B.10.6μm 18.驱动激光扫描头振镜的电机有（B ）B.2个 19.我国发明的首台激光器是（ A ）A.红宝石激光器 20.下列说法正确的是（A ）A.基态能级寿命高于激发态能级寿命 21.激光焊接时的焦点位置一般不处于（A ）A.焦点上 22.在激光介质中，低能级上的粒子数n1和高能级上的粒子数n2的关系为 （ D ） D.不一定 23.光放大的本质是（ D ） D.受激辐射 24.所谓“全同光子”是D.能量、相位、传播方向、偏振态都相同的光子 25.总体来说，气体激光器的方向性与固体激光器的方向性相比B.要好 26.对于加工金属材料来说，激光波长（A ）A.要依材料而定 27.射频激励CO2激光器的能量转换效率与灯泵Y AG激光器相比A.要高 28.激光加工机中的扩束系统一般采用（ C ）C.倒置的伽利略望远系统 29.激光打标具体效应中用得最少的是（B ）B.目视反差 30.现阶段用得最多的激光打标方法是（ A ）A.点阵式 二、多项选择题（20分） 31.激光加工中心采用调Q技术的设备有（AB ）
5-1 氦氖激光器的模式分析 实验报告
近代物理实验报告 指导教师： 得分： 实验时间： 2009 年 03 月 17 日， 第 三 周， 周 三 ， 第 5-8 节 实验者： 班级 材料0705 学号 200767025 姓名 童凌炜 同组者： 班级 材料0705 学号 200767007 姓名 车宏龙 实验地点： 综合楼 501 实验条件： 室内温度 ℃， 相对湿度 %， 室内气压 实验题目： 氦氖激光器的模式分析 实验仪器：（注明规格和型号） 扫描干涉仪；高速光电接收器；锯齿波发生器；示波器； 半外腔氦氖激光器及电源；准直用氦氖激光器及电源；准直小孔。 实验目的： （1） 了解扫描干涉仪原理，掌握其使用方法； （2） 学习观测激光束横模、纵模的实验方法。 实验原理简述： 1. 激光器模式的形成 激光器由增益介质、谐振腔、激励能源三个基本部分组成。如果用某 种激励的方式，使介质的某一对能级间形成的粒子数反转分布，由于 自发辐射的作用，将有一定频率的光波产生，并在谐振腔内传播，被 增益介质增强、放大。形成持续振荡的条件是：光在谐振腔内往返一 周的光程差为波长的整数倍，即 q q uL λ=2 满足此条件的光将获得极大的增强。 每一个q 对应纵向一种稳定的电磁场分布λq ，叫一个纵模，q 称为纵模 序数。纵模的频率为 uL c q q 2=ν 相邻两个纵模的频率间隔为 uL c q 21= ?=?ν 因此可以得知， 缩短腔长的方法是获得单纵模运行激光器的办法之一。
当光经过放电毛细管时，每反馈一次就相当于一次衍射，多次反复衍射，就在横向的同一波腹处形成一个或多个稳定的衍射光斑。每一个衍射光斑对应一种稳定的横向电磁场分布，称为一个横模。模式指激光器内能够发生稳定光振荡的形式，每一个膜，既是纵模，又是横模，纵模描述了激光器输出分立频率的个数，横模描述了垂直于激光传播方向的平面内光场的分布情况。激光的线宽和相干长度由纵模决定，光束的发散角、光斑的直径和能量的横向分布由横模决定。，一个膜由三个量子数表示，通常记作TEM mnq 。 横模序数越大，频率越高。不同横模间的频率差为： ?? ??????????????--?+?=?2/121,)1)(1(arccos )(12''R L R L n m uL c n m mn πν 相邻横模频率间隔为： ?? ??????????????--?=?=?=?+?2/12111)1)(1(arccos 1'R L R L q n m πνν 相邻横模频率间隔与纵模频率间隔的比值是一个分数，分数的大小由激光器的腔长和曲率半径决定，腔长与曲率半径的比值越大，分数值就越大。 另外， 激光器中产生的横模个数，除了与增益有关外，还与放电毛细管的粗细、内部损耗等因素有关。 2. 共焦球面扫描干涉仪 共焦球面干涉仪用压电陶瓷作为扫描元件或用气压进行扫 描。 2.1 共焦球面扫描干涉仪的机构和工作原理 共焦球面扫描干涉仪是一个无源腔，由两块球形凹面反射镜 构成，两块镜的曲率半径和腔长相等（即R 1=R 2=l ，构成共焦 腔）。其中一块反射镜固定不动，另一块反射镜固定在可随 外电压变化而变化的压电陶瓷环上。如右图所示，由低膨胀 系数材料制成的间隔圈，用以保持两球形凹面反射镜R 1、R 2 总处于共焦状态。 当一束波长为λ的光近轴入射到 干涉仪内时，在忽略球差的条件 下，在共焦腔中经四次反射形成 一条闭合路径，光程近似为4l ， 如右图所示 编号为1和1’ 的两组透光强分别为： 1222201]sin )12(1)[1(--+-=βR R R T I I 和 121'I R I = β为往返一次所形成的相位差，即
流体传动与控制2012实验指导书
《液压传动》实验指导书刘玲腾刘继忠编 南昌大学机电工程学院
实验注意事项 一、液压实验是学习液压传动课程的一个重要组成环节，它可以帮助学生加深理解液压传动中的基本概念，巩固加深课堂教学内容；掌握一般液压元件和回路的实验方法及操作技能；增强实际动手能力，培养学生分析问题和解决问题的能力。因此学生对每次实验必须认真对待。 二、在每次实验前，要认真复习课程有关的内容并预习实验指导书。 三、实验前，应在实验台旁熟悉实验设备和仪器、操纵、测量等方法。在教师指导下，按实验指导书中的内容、步骤进行。 四、在实验室内必须遵守实验室有关规章制度。 五、实验完毕，应整理好场地和仪器、工具，切断电源，认真填写实验报告，按期交指导教师批阅。 六、实验成绩作为本课考核成绩的一部份。
目录 一、液压泵拆装 (1) 二、液压阀拆装 (7) 三、节流调速回路性能实验 (10) 四、液压传动系统回路组装实验 (13)
实验一液压泵拆装 一、实验目的 液压元件是液压系统的重要组成部分，通过对液压泵的拆装可加深对泵结构及工作原理的了解。并能对液压泵的加工及装配工艺有一个初步的认识。 二、实验用工具及材料 内六角扳手、固定扳手、螺丝刀、各类液压泵、液压阀及其它液压元件 三、实验内容及步骤 拆解各类液压元件，观察及了解各零件在液压泵中的作用，了解各种液压泵的工作原理，按一定的步骤装配各类液压泵。 1.轴向柱塞泵 型号：cy14—1型轴向柱塞泵（手动变量） 结构见图1—1 图1-1 （1）实验原理 当油泵的输入轴9通过电机带动旋转时，缸体5随之旋转，由于装在缸体中的柱塞10
激光探测技术讲解
激光探测技术 激光技术用于检测工作主要是利用激光的优异特性，将它作为光源，配以相应的光电元件来实现的。它具有精度高、测量范围大、检测时间短、非接触式等优点，常用于测量长度、位移、速度、振动等参数。当测定对象物受到激光照射时，激光的某些特性会发生变化，通过测定其响应如强度、速度或种类等，就可以知道测定物的形状、物理、化学特征，以及他们的变化量。响应种类有：光、声、热，离子，中性粒子等生成物的释放，以及反射光、透射 激光技术用于检测工作主要是利用激光的优异特性，将它作为光源，配以相应的光电元件来实现的。它具有精度高、测量范围大、检测时间短、非接触式等优点，常用于测量长度、位移、速度、振动等参数。当测定对象物受到激光照射时，激光的某些特性会发生变化，通过测定其响应如强度、速度或种类等，就可以知道测定物的形状、物理、化学特征，以及他们的变化量。响应种类有：光、声、热，离子，中性粒子等生成物的释放，以及反射光、透射光、散射光等的振幅、相位、频率、偏振光方向以及传播方向等的变化。 ◆激光测距 激光测距的基本原理是：将光速为 C 的激光射向被测目标，测量它返回的时间，由此求得激光器与被测目标间的距离 d 。 即：d＝ct/2 式中t-激光发出与接收到返回信号之间的时间间隔。可见这种激光测距的精度取决于测时精度。由于它利用的是脉冲激光束，为了提高精度，要求激光脉冲宽度窄，光接收器响应速度快。所以，远距离测量常用输出功率较大的固体激光器与二氧化碳激光器作为激光源；近距离测量则用砷化镓半导体激光器作为激光源。 ◆激光测长
从光学原理可知，单色光的最大可测长度L与光源波长λ和谱线宽度Δλ的关系用普通单色光源测量，最大可测长度78cm。若被测对象超过 78cm，就须分段测量，这将降低测量精度。若用氦氖激光器作光源，则最大可测长度可达几十公里。通常测长范围不超过10m，其测量精度可保证在 0.1μm 以内。 ◆激光干涉测量 激光干涉测量的原理是利用激光的特性－相干性，对相位变化的信息进行处理。由于光是一种高频电磁波，直接观测其相位的变化比较困难，因此使用干涉技术将相位差变换为光强的变化，观测起来就容易的多。通常利用基准反射面的参照光和观测物体反射的观测光产生的干涉，或者是参照光和通过观测物体后相位发生变化的光之间的干涉，就可以非接触地测量被测物体的距离以及物体的大小，形状等，其测量精度达到光的波长量级。因为光的波长非常短，所以测量精度相当高。 ◆激光雷达 激光雷达是用于向空中发射激光束，并对其散射信号光进行分析与处理，以获知空气中的悬浮分子的种类和数量以及距离，利用短脉冲激光，可以按时间序列观测每个脉冲所包含的信息，即可获得对象物质的三维空间分布及其移动速度、方向等方面的信息。如果使用皮秒级的脉冲激光，其空间分辨率可以达到 10cm以下。激光照射在物体上后，会发生散射，按照光子能量是否发生变化，散射分为弹性散射和非弹性散射两种类型。弹性散射又有瑞利散射和米氏散射之分。相对于激光波长而言，散射体的尺寸非常小时，称为瑞利散射；与激光波长相当的散射，称之为米氏散射。瑞利散射强度与照射激光波长的四次方成反比，所以，通过改变波长的测量方式就可以和米氏散射区别开。相应地，非弹性散射也有拉曼散射和布里渊散射两种。拉曼散射是指光遇到原子或分子发生散射时，由于散射体的固有振动以及回转能和能量的交换，致使散射光的频率发生变化的现象。拉曼散射所表现出的特征，因组成物质的分子结构的不同而不同，因此，将接收的散射光谱进行分光，通过光谱分析法可以很容易鉴定分子种类。所以，通过测量散射光，就可以测定空气中是否有乱气流（米氏散射），以及CO、NO等各种大气污染物的种类及数量（拉曼散射）。由此可见，激光雷达技术在解决环境问题方面占据着举足轻重的位置。
激光技术复习题
“激光技术及应用”思考题 什么是自发辐射、受激辐射、受激吸收？ 自发辐射：高能级的原子自发地从高能级E 2向低能级E 1跃迁，同时放出能量为 的光子 受激辐射：当受到外来的能量 的光照射时，高能级E 2上的原子受到外来光的激励作用向低能级E 1跃迁，同时发射一个与外来光子完全相同的光子。 受激吸收：处于低能级E 1的原子受到外来光子（能量 ）的刺激作用，完全吸收光子的能量而跃迁到高能级E 2的过程 自发辐射发光和受激辐射发光各有什么特点？ 自发辐射的特点：各个原子所发的光向空间各个方向传播，是非相干光。 受激辐射的光子与外来光子的特性完全相同， 即：频率、位相、偏振和传播方向 完全一样，因此受激辐射与外来辐射是相干的，换句话说外来辐射被 “放大” 了 产生激光的三个必备条件是什么？为什么需要这些条件？ 激光工作物质：能够实现粒子数反转，产生受激光放大 激励能源：能将低能级的粒子不断抽运到高能级，补充受激辐射减少的高能级上粒子数 光学谐振腔：提高光能密度，保证受激辐射大于受激吸收； 光学谐振腔的基本作用是什么？ 光学谐振腔的作用：1）延长增益介质作用长度；2）控制激光输出特性：如光束方向性、输出模式数、输出功率等 光学谐振腔的三个作用： 倍增工作介质作用长度，提高单色光能密度; 控制激光振荡模式数目，以获得单色性好、方向性好的相干光； 控制激光束的横向分布特性、光斑大小、发散角、输出功率。 12E E h -==νε12E E h -==νε12E E h -==νε
光学谐振腔有几种分类？如何判断谐振腔的稳定性？对称共焦腔、共心腔是对称凹面镜腔类型的谐振腔？ 平行平面腔----是一种临界稳定腔 平凹腔：是由一块平面镜和一块曲率半径为R 的凹面镜组成的光学谐振腔， 对称凹面镜腔：两块曲率半径相同的凹面镜组成的谐振腔 距离大于两倍焦距的不稳定平凹腔 对称凸面镜腔---都是不稳定的 激光器的损耗分哪几类？这些损耗是怎么产生的？ 激光器的损耗的分类：增益介质内部损耗和镜面损耗 增益介质内部损耗：由于成分不均匀、粒子数密度不均匀或有缺陷（如固体激光器）而使光产生折射、散射，使部分光波偏离原来的传播方向，以及其它对光能的吸收， 造成光能量损耗。 镜面损耗：镜面的散射、吸收、由于光的衍射使光束扩散到反射镜面以外造成的损耗以及由镜面上透射出去作为激光器的有用输出部分镜面损耗可以通过反射系数r 1、r 2，透射系数t 1、t 2和吸收系数a 1、a 2来表达。 什么是增益饱和现象？ 在抽运速率一定的条件下，当入射光的光强很弱时，增益系数是一个常数；当入射光的光强增大到一定程度后，增益系数随光强的增大而减小。 什么是激光腔的纵模？激光器最后输出的纵模数取决于哪些因素？ 光波在腔内往返一周的总相移应等于2π的整数倍，即只有某些特定频率的光才能满足谐振条件 每个q 值对应一个驻波，称之为：纵模，q 为纵模序数。 谐振腔的谐振频率主要决定于纵模序数。 满足谐振条件，阈值条件且落在荧光线宽范围内的频率才能形成激光振荡，产生输 出 什么是激光腔的横模？横模是如何表示的？ 1,2,3, 22==Φq q πδ
激光测距实验报告(精)
一、激光测距简介： 激光测距仪无论在军事应用方面，还是在科学技术、生产建设方面，都起着重要作用。由于激光波长单一，测量精度高，且激光测距仪结构小巧，安装调整方便，故激光测距仪是目前高精度测距最理想的仪器。激光器与普通光源有显著的区别，它利用受激发射原理和激光腔的滤波效应，使所发光束具有一系列新的特点： ①激光有小的光束发散角，即所谓的方向性好或准直性好。 ②激光的单色性好，或者说相干性好，普通灯源或太阳光都是非相干光。 ③激光的输出功率虽然有限度，但光束细，所以功率密度很高，一般的激光亮度远比太阳表面的亮度大。 若激光是连续发射的，测程可达40公里左右，并可昼夜进行作业。若激光是脉冲发射的，一般绝对精度较低，但用于远距离测量，可以达到很好的相对精度。 世界上第一台激光器，是由美国休斯飞机公司的科学家梅曼于1960年，首先研制成功的。美国军方很快就在此基础上开展了对军用激光装置的研究。1961年，第一台军用激光测距仪通过了美国军方论证试验，对此后激光测距仪很快就进入了实用联合体。 激光测距仪重量轻、体积小、操作简单速度快而准确，其误差仅为其它光学测距仪的五分之一到数百分之一，因而被广泛用于地形测量，战场测量，坦克，飞机，舰艇和火炮对目标的测距，测量云层、飞机、导弹以及人造卫星的高度等。它是提高坦克、飞机、舰艇和火炮精度的重要技术装备。 由于激光测距仪价格不断下调，工业上也逐渐开始使用激光测距仪。国内外出现了一批新型的具有测距快、体积小、性能可靠等优点的微型测距仪，可以广泛应用于工业测控、矿山、港口等领域。 激光测距仪-分类： 一维激光测距仪 用于距离测量、定位； 二维激光测距仪（Scanning Laser Range finder） 用于轮廓测量，定位、区域监控等领域； 三维激光测距仪（3D Laser Range finder） 用于三维轮廓测量，三维空间定位等领域。 激光测距-方法 激光测距仪一般采用两种方式来测量距离：脉冲法和相位法。脉冲法测距的过程是这样的：测距仪发射出的激光经被测量物体的反射后又被测距仪接收，测距仪同时记录激光往返的时间。光速和往返时间的乘积的一半，就是测距仪和被测量物体之间的距离。脉冲法测量距离的精度是一般是在+/- 1米左右。另外，此类测距仪的测量盲区一般是15米左右。
液压传动实验指导书
《液压传动》 实验指导书严国英杨明亮张士勇编写 陕西理工学院机械工程学院 2007年2月
前言 《液压传动》是测控专业的一门选修课，因为在很多情况下，控制对象就是液压系统；同时测控专业的学生对流体力学的知识有一定的要求，测量对象有许多是流体的参数，如压力、流量等，同时一些传感器的工作原理也是以流体力学的知识为基础的。 通过实验，一方面加深对液压传动知识的理解，增强动手能力，对于测控专业的学生来讲，还有一个重要的作用，就是掌握流体参数的测量方法，因为在液压传动实验中，要测量，计算许多流体的参数，包括压力、流量、功率、速度等。 本实验指导书是针对测控专业《液压传动》课程实验设置的，实验课时6学时，共开设两个实验，一个常规实验是“液压泵性能实验”，占两学时，一个综合实验是“节流调速性能实验”，占4学时。两个实验都为必做实验。 另外，还有液压元件的拆装，不安排课内课时，该部分内容是开放实验内容，学生在学习了液压泵与液压阀后，可以和实验室老师联系，自主完成液压元件的拆装实验。
实验一液压泵性能实验 实验学时：2 实验类型：常规 实验要求：必作 一、实验目的： 1、了解液压泵的主要静态性能； 2、掌握小功率液压泵的测试方法。 二、实验内容： 1、液压泵的主要静态性能指标有：额定压力、额定流量、压力振摆、容积效率、总效率、噪声、振动、温升和寿命等项。其中以前几项最为重要。在本实验中着重测试液压泵的下列性能： 2、泵的压力振摆； 3、泵的流量—压力特性（q—p曲线）； 4、泵的容积效率—压力特性（ηv—p曲线）； 3、泵的总效率—压力特性（η—p曲线）。 三、实验原理： 实验的液压系 统原理图见图1－1 （实验台的整体液 压原理图在附录 中，该图仅为液压 泵8性能实验的原 理图）。液压泵由电 动机输入机械能 （T，ω），输出液 压能（p，q），送给
激光测量技术总结
激光测量技术 第一章 激光原理与技术 1、简并度：同一能级对应的不同的电子运动状态的数目； 简并能级：电子可以有两个或两个以上的不同运动状态具有相同的能级，这样的能级叫 简并能级 2、泵浦方式：光泵浦，电泵浦，化学泵浦，热泵浦 3、激光产生三要素：泵浦，增益介质，谐振腔 阀值条件:光在谐振腔来回往返一次所获得光增益必须大于或者等于所遭受的各种 损耗之和. 4、He-Ne 激光器的三种结构：【主要结构：激光管（放电管，电极，光学谐振腔）+电源+光学元件】 1）内腔式；2）外腔式；3）半内腔式 5、激光器分类：1）工作波段：远红外、红外激光器；可见光激光器；紫外、真空紫外激光器；X 光激光器 2）运转方式：连续激光器；脉冲激光器；超短脉冲激光器 6、激光的基本物理性质：1）激光的方向性。不同类型激光器的方向性差别很大，与增益介质的方向性及均匀性、谐振腔的类型及腔长和激光器的工作状态有关。气体激光器的增益介质有良好的均匀性，且腔长大，方向性 ，最好！ 例1：对于直径3mm 腔镜的632.8nmHe-Ne 激光器输出光束，近衍射极限光束发散角为 2）激光的高亮度。 3）单色性。激光的频率受以下条件影响：能级分裂；腔长变化←泵浦、温度、振 动 4）相干性：时间相干性(同地异时)：同一光源的光经过不同的路径到达同一位置， 尚能发生干涉，其经过的时间差τc 称为相干时间。相干长度： 例 : He-Ne laser 的线宽和波长比值为10-7求Michelson 干涉仪的最大测量长度是 多少？ 解： ，最大测量长度为Lmax=Lc/2=3.164m 。 空间相干性（同时异地）：同一时间，由空间不同的点发出的光波的相 干性。 7、相邻两个纵模频率的间隔为 谐振腔的作用：（1）提供正反馈；（2）选择激光的方向性；（3）提高激光的单色性。 例 设He-Ne 激光器腔长L 分别为0.30m 、1.0m,气体折射率n~1,试求纵模频率间隔各为多 少? 8、激光的横模：光场在横向不同的稳定分布，激光模式一般用TEMmnq 表示 原因：激活介质的不均匀性，或谐振腔内插入元件（如布儒斯特窗）破坏了腔的旋转对称性。激光横模形成的主要因素是谐振腔两端反射镜的衍射作用,光束不再是平行光，光强也改变为非均匀的。 λ λν?=?=?=//2c t c L c 1 =?c ντm L c 328.6/2=?=λλrad d 4102/22.1-?≈≈λθnL C 2=?νHz 105.10.1121031.0m,Hz 1053 .012103,m 30.0288288 1?=???=?=?=???=?==?νννL L nL c
高等激光技术复习题1
《高等激光技术》习题与思考题 1、简述一台激光器的主要组成部分及其作用。 答：一台激光器的有三个基本组成部分：工作物质、谐振腔和激励能源。 工作物质的作用是提供放大作用（增益介质），提供适合的能级结构，以达 到粒子数反转。 谐振腔一般是在工作物质两端适当的放置两个反射镜组成。它的作用是提供 正反馈，使受激辐射能多次通过介质得到放大，最后在腔内形成自激振荡；另一 个作用是控制腔内振荡光束的特性，以获得单色性好、方向性好的强相干光。 激励能源的作用是提供能源，将工作物质基态原子(离子)泵浦到激发态，最 后形成布居数反转。 2、推导出一束来自于热光源的光束的光子简并度和单色亮度之间的关系。 解：设光源辐射的光为准平行、准单色光，光束截面为S ?，立体角为?Ω， 频宽为ν?，平均光功率为P ，则在t ?时间间隔内通过S ?截面的光子总数为： ν h t P n ??= 在频率ν到νν?+间隔内的光子分布在?Ω立体角范围内的光子状态数或模式数 为 ?Ω???=??Ω=?ΩV c g g 3224ννπ 在t ?时间内，光束垂直于S ?截面传播时，光束所占据的空间范围为 c t S V ????= 代入上式可得 t S g ???????Ω?=?Ωνλ 22 由此可求出，一种光子量子状态或模式，所具有的平均光子数即光子简并度为 ν λνδ?????Ω?==?Ω-S h P g n )/2(2 在光度学里，通过单位截面、单位频宽和单位立体角的光功率为光辐射的单 色定向亮度 ?Ω ????=ννS P B 则光子简并度与单色亮度之间的关系为 νλδνh B ?=- 22 3、若一工作物质的折射率为n ＝1.73，试问ν为多大时，32121/1/m S J B A ?=？ 解：由公式33 2121) /(8n c h B A νπ=得：
激光倍频实验报告
篇一：激光谐振腔与倍频实验 激光谐振腔与倍频实验 a13组 03光信息陆林轩 033012017 实验时间：2006-4-25 [实验目的和内容] 1、学习与掌握工作物质端面呈布儒斯特角的钕玻璃激光器的调节，以获得激光红外输出。 2、掌握腔外倍频技术，并了解倍频技术的意义。 3、观察倍频晶体0.53?m绿色光的输出情况。[实验基本原理] 1、激光谐振腔 光学谐振腔是激光器的重要组成部分，能起延长增益介质的作用（来提高光能密度），同时还能控制光束的传播方向，对输出激光谱线的频率、宽度、和激光输出功率、等都产生很大的影响。 图1 激光谐振腔示意图 （1）组成： 光学谐振腔是由两个光学反射镜面组成、能提供光学正反馈作用的光学装置，如图1所示。两个反射镜可以是平面镜或球面镜，置于激光工作物质两端。两块反射镜之间的距离为腔长。其中一个镜面反射率接近100%，称为全反镜；另一个镜面反射率稍低些，激光由此镜输出，故称输出镜。 （2）工作原理： 谐振腔中包含了能实现粒子数反转的激光工作物质。它们受到激励后，许多原子将跃迁到激发态。但经过激发态寿命时间后又自发跃迁到低能态，放出光子。其中，偏离轴向的光子会很快逸出腔外。只有沿着轴向运动的光子会在谐振腔的两端反射镜之间来回运动而不逸出腔外。这些光子成为引起受激发射的外界光场。促使已实现粒子数反转的工作物质产生同样频率、同样方向、同样偏振状态和同样相位的受激辐射。这种过程在谐振腔轴线方向重复出现，从而使轴向行进的光子数不断增加，最后从部分反射镜中输出。所以，谐振腔是一种正反馈系统或谐振系统，具有很好的准直，选频和放大功能。 （3）种类：图2 谐振腔的种类 按组成谐振腔的两块反射镜的形状以及它们的相对位置，可将光学谐振腔区分为：平行平面腔，平凹腔，对称凹面腔，凸面腔等。平凹腔中如果凹面镜的焦点正好落在平面镜上，则称为半共焦腔；如果凹面镜的球心落在平面镜上，便构成半共心腔。对称凹面腔中两块反射球面镜的曲率半径相同。如果反射镜焦点都位于腔的中点，便称为对称共焦腔。如果两球面镜的球心在腔的中心，称为共心腔。 如果光束在腔内传播任意长时间而不会逸出腔外，则称该腔为稳定腔（满足，否则称为不稳定腔（满足1?g1.g2或0?g1.g2）。上述列举的谐振腔都属0?g1.g2?1） 稳定腔。 （4）本实验中的激光谐振腔： 本实验采用的是外腔式钕玻璃激光器。外腔式激光器的两个反射镜是放在激光棒的外侧，长度可调，频率可变，在激光棒的两侧按一定的角度贴有布儒斯特窗片。由于布儒斯特窗对p 偏振分量具有100%的透过率，从而输出线偏光。 2、激光倍频 (1)非线性光学基础 极化强度矢量和入射长的关系为： p??(1)e??(2)e2??(3)e3??（1） ……分别是线性极化率，二阶非线性极化率，三阶非线性极化率……，?(2) ，?(1)，?(3)，且每加一次极化，?值减小七八个数量级。在入射光场比较小的时候，?
液压传动实验指导书
实验一液压泵拆装实验 一、实验目的： 掌握拆装液压元件的常用工具的使用方法 掌握泵的拆装的步骤及其方法 了解常用液压泵的结构特点 二、实验要求： 通过对液压泵的拆装，加深对液压泵结构特点和工作原理的认识。 三、实验工具： 三爪拉马、六角扳手、活动扳手、皮锤等 四、实验对象 比如说齿轮泵（转向，型号、转速等） 五、实验内容 （一）、齿轮泵拆装分析 1．齿轮泵型号：CB－B20型齿轮泵 2．拆卸步骤： 1）松开6个紧固螺钉2，分开端盖1和5；从泵体4中取出主动齿轮及轴、从动齿轮及轴； 2）分解端盖与轴承、齿轮与轴、端盖与油封。此步可不做。 装配顺序与拆卸相反。 3．主要零件分析 1）泵体4 泵体的两端面开有封油槽d，此槽与吸油口相通，用来防止泵内油
液从泵体与泵盖接合面外泄，泵体与齿顶圆的径向间隙为0.13～0.16mm。 2）端盖1与5 前后端盖内侧开有卸荷槽e（见图中虚线所示），用来消除困油。 端盖1上吸油口大，压油口小，用来减小作用在轴和轴承上的径向不平衡力。 3）齿轮3 两个齿轮的齿数和模数都相等，齿轮与端盖间轴向间隙为0.03～ 0.04mm，轴向间隙不可以调节。 4．思考题 1）齿轮泵的密封容积怎样形成的？ 2）该齿轮泵有无配流装置？它是如何完成吸、压油分配的？ 3）该齿轮泵中存在几种可能产生泄漏的途径？为了减小泄漏，该泵采取了什么措施？ 4）该齿轮泵采取什么措施来减小泵轴上的径向不平衡力的？ 5）该齿轮泵如何消除困油现象的？ （二）、限压式变量叶片泵拆装分析 1．叶片泵型号：YBX型变量叶片泵 2．拆卸步骤： 1）松开固定螺钉，拆下弹簧压盖，取出弹簧4及弹簧座5； 2）松开固定螺钉，拆下活塞压盖，取出活塞11； 3）松开固定螺钉，拆下滑块压盖，取出滑块8及滚针9； 4）松开固定螺钉，拆下传动轴左右端盖，取出左配流盘、定子、转子传动轴组件和右配流盘； 5）分解以上各部件。 拆卸后清洗、检验、分析，装配与拆卸顺序相反。 3．主要零件分析
激光拉曼光谱实验报告
激光拉曼光谱实验报告 摘要：本实验研究了用半导体激光器泵浦的3Nd + ：4YVO 晶体并倍频后得到的532nm 激 光作为激发光源照射液体样品的4CCL 分子而得到的拉曼光谱，谱线很好地吻合了理论分析的4CCL 分子4种振动模式，且频率的实验值与标准值比误差低于2%。又利用偏振片及半波片获得与入射光偏振方向垂直及平行的出射光，确定了各振动的退偏度，分别为、、、，和标准值0和比较偏大。 关键词:拉曼散射、分子振动、退偏 一， 引言 1928年，印度物理学家拉曼（）和克利希南（）实验发现，当光穿过液体苯时被分子散射的光发生频率变化，这种现象称为拉曼散射。几乎与此同时，苏联物理学家兰斯别而格（）和曼杰尔斯达姆（）也在晶体石英样品中发现了类似现象。在散射光谱中，频率与入射光频率0υ相同的成分称为瑞利散射，频率对称分布在0υ两侧的谱线或谱带01υυ±即为拉曼光谱，其中频率较小的成分01υυ-又称为斯托克斯线，频率较大的成分01υυ+又称为反斯托克斯线。这种新的散射谱线与散射体中分子的震动和转动，或晶格的振动等有关。 拉曼效应是单色光与分子或晶体物质作用时产生的一种非弹性散射现象。拉曼谱线的数目，位移的大小，谱线的长度直接与试样分子振动或转动能级有关。因此，与红外吸收光谱类似，对拉曼光谱的研究，也可以得到有关分子振动或转动的信息。目前拉曼光谱分析技术已广泛应用于物质的鉴定，分子结构的研究谱线特征。 20世纪60年代激光的问世促进了拉曼光谱学的发展。由于激光极高的单色亮度，它很快被用到拉曼光谱中作为激发光源。而且基于新激光技术在拉曼光谱学中的使用，发展了共振拉曼、受激拉曼散射和番斯托克斯拉曼散射等新的实验技术和手段。 拉曼光谱分析技术是以拉曼效应为基础建立起来的分子结构表征技术,其信号来源于分子的振动和转动。它提供快速、简单、可重复、且更重要的是无损伤的定性定量分析，无需样品准备，样品可直接通过光纤探头或者通过玻璃、石英、和光纤测量。拉曼光谱的分析方向有定性分析、结构分析和定量分析。
液压传动实验指导书15..
液压传动实验指导书 机械设计基础教研室 李岚王林（编） 南华大学
2014年12月
目录微机检测液压传动综合实验台基本操作指南 实验0液压传动基础实验（选做WYS-6.3型） 实验一油泵性能实验（必做WYS -6.3型） 实验二液压系统节流调速实验（必做WYS -6.3型） 实验三液压元件拆装实验（选做） 实验四溢流阀静、动态特性实验（选做WYS -6.3型）附图1-1实验台液压系统原理图 附：实验报告
WYS-6.3微机检测液压传动综合实验台 基本操作指南 一、微机控制液压综合实验台液压系统 图1-1是微机检测液压综合实验液压系统图，整个实验台液压系统由节A、B、C、D、E等5 个液压模块组成。 二、实验选择及选择液压模块组成实验系统 参照图1-1实验者每次可选择其中若干个液压模块组成自己所需同的实验系统。一共可组成四个实验系统。它们分别是： 1、液压传动基础实验 2、液压系统节流调速实验 3、溢流阀静、动态特性实验 4、变量叶片泵静、动态特性实验 开启计算机，根据屏幕提示，选择您想做的实验（代号为1、2、3、4）。然后选择若干液压模块（A、B、C、D、E）组成所需的实验系统。选择正确，可进入下一步的实验程序。如果选择不正确请重新选择一次，若三次错误，计算机提示“请您再仔细阅读实验指导书”。（计算机使用方法参阅另一说明书） 三、液压系统基本操作 图1-2为该面板布置示意图。对照图1-1与图1-2，实验系统共同的基本操作如下： 1、二位二通方向阀2为系统的卸荷阀，在启动液压泵4时，必须使方向阀2的电磁铁YV1 失电。当液压泵4启动后，YV1通电，液压系统可建立压力； 2、关闭调速阀7及节流阀8 ； 3、电磁铁YV2-YV8全部处于失电状态； 4、松开安全阀3，锁紧溢流阀6，再将安全阀3调至额定压力6.3Mpa后锁紧，然后松开阀6 ； 5、各个不同的实验操作请参阅相应的实验指导书。 四、液压系统基本参数 ?液压系统最高压力：6.3Mpa ?液压系统最大流量17L/min（调定）?电机功率：3KW ?电机转速：1450/ min ?液压缸活塞直径：50mm ?液压缸活塞杆直径：28mm ?液压缸有效工作行程：250mm
激光原理与激光技术课后习题答案完整版及勘误表
激光原理与激光技术习题答案 《激光原理与激光技术》堪误表见下方 习题一 (1)为使氦氖激光器的相干长度达到1m ，它的单色性 /应为多大？ 解： 1010 1032861000 106328--?=?=λ=λλ?=.L R c (2) =5000?的光子单色性 /=10-7 ，求此光子的位置不确定量x 解： λ =h p λ?λ =?2h p h p x =?? m R p h x 510 1050007 10 2=?=λ=λ ?λ=?=?-- (3)CO 2激光器的腔长L=100cm ，反射镜直径D=1.5cm ，两镜的光强反射系数分别为r 1=0.985,r 2=0.8。求由衍射损耗及输出损耗分别引起的、c 、Q 、c (设n=1) 解： 衍射损耗: 1880107501106102 262.) .(.a L =???=λ=δ-- s ..c L c 881075110318801-?=??=δ=τ 6 86810 113107511061010314322?=??????=πντ=--....Q c MHz .Hz ...c c 19101910 75114321 2168 =?=???=πτ= ν?- 输出损耗: 119080985050212 1.)..ln(.r r ln =??-=-=δ s ..c L c 8 81078210 311901-?=??=δ=τ 6 86810 964107821061010314322?=??????=πντ=--....Q c MHz .Hz ...c c 75107510 78214321 2168 =?=???=πτ= ν?- (4)有一个谐振腔，腔长L=1m ，两个反射镜中，一个全反，一个半反，半反镜反射系数r=0.99，求在1500MHz 的围所包含的纵模个数，及每个纵模的线宽(不考虑其它损耗) 解： MHz Hz .L c q 15010511 2103288=?=??==ν? 11]11501500 []1[=+=+ν?ν?=?q q 005.02 01 .02===T δ s c L c 7 8 1067.6103005.01-?=??== δτ MHz c c 24.010 67.614.321 217 =???= = -πτν? (5) 某固体激光器的腔长为45cm ，介质长30cm ，折射率n=1.5，设此腔总的单程损耗率0.01，求此激
激光测距实验报告
激光脉冲测距实验 1.实验目的 通过学习激光脉冲测距的工作原理；了解激光脉冲测距系统的组成；搭建室内模拟激光脉冲测距系统进行正确测距，为今后的工程设计奠定理论基础和工程实践基础。 2.实验原理 激光脉冲测距与雷达测距在原理上是完全相同的，如图2.1所示。 在测距点激光发射机发射激光脉冲，光脉冲经过光纤到达接收端，并被测距机上的探测系统接收。测出从激光发射时刻到被接收时刻之间的时间间隔t，根据已知光速，即可求出光纤的长度R为 R=/2 (2-1) 式中c为光速。真空中的光速是一个精确的物理常数 C1=299792458 m/s 光纤中的平均折射率n为 n=1.000275266 故光纤中的光速为 C=299710000 可见，激光测距的任务就是准确地测定时间间隔t。当不考虑光纤中光速的微小变化时，测距精度⊿R主要是由测时精度⊿t确定的 ⊿R=C⊿t/2 (2-2) 实际脉冲激光测距机中是利用时钟晶体振荡器和脉冲计数器来测定时间间隔 t的。时钟晶体振荡器用于产生固定的频率的电脉冲振荡，脉冲计数器的作用是对晶体产生的电脉冲个数进行计数。设晶体振荡器产生的电脉冲频率为f，则脉冲间隔T=1/f。若从激光脉冲发出时刻脉冲计数器开始计数，到光脉冲被接收时刻停止计数。设这段时间内脉冲计数器共计得脉冲个数为m，则可计算出被测光纤的长度为 R=1/2cmT=cm/f=1.6m (2-3) 相应的测距精度为 ⊿R =1/2Ct=c/(2f) (2-4) 可见，脉冲激光测距机的测距精度由晶振的频率决定。常用军用激光测距仪的晶振频率有15MHz、30MHz、75MHz和150MHz等，与其相对应的测距精度分别为正负10m、正负5m 、正负2m和正负1m。晶振的频率愈高，测距精度就愈高， 但随之而来的，不仅是计数器的技术难度增加，而且要求激光脉冲的宽度愈窄，激光器的难度也增加。 对脉冲测距系统，计数器的“开门”信号是由取出一小部分发射激光脉冲经光探测器转换成
激光器的种类及性能参数总结
激光器的种类及性能参数总结 半导体激光器——用半导体材料作为工作物质的一类激光器 中文名称： 半导体激光器 英文名称： semiconductor laser 定义1： 用一定的半导体材料作为工作物质来产生激光的器件。 所属学科： 测绘学（一级学科）；测绘仪器（二级学科） 定义2： 以半导体材料为工作物质的激光器。 所属学科： 机械工程（一级学科）；光学仪器（二级学科）；激光器件和激光设备-激光器名称（三级学科） 定义3： 一种利用半导体材料PN结制造的激光器。 所属学科： 通信科技（一级学科）；光纤传输与接入（二级学科） 半导体激光器的常用参数可分为：波长、阈值电流Ith 、工作电流Iop 、垂直发散角θ⊥、水平发散角θ∥、监控电流Im 。 （1）波长：即激光管工作波长，目前可作光电开关用的激光管波长有635nm、650nm、670nm、激光二极管690nm、780nm、810nm、860nm、980nm等。 （2）阈值电流Ith ：即激光管开始产生激光振荡的电流，对一般小功率激光管而言，其值约在数十毫安，具有应变多量子阱结构的激光管阈值电流可低至10mA以下。 （3）工作电流Iop ：即激光管达到额定输出功率时的驱动电流，此值对于设计调试激光驱动电路较重要。 （4）垂直发散角θ⊥：激光二极管的发光带在垂直PN结方向张开的角度，一般在15?~40?左右。 （5）水平发散角θ∥：激光二极管的发光带在与PN结平行方向所张开的角度，一般在6?~ 10?左右。 （6）监控电流Im ：即激光管在额定输出功率时，在PIN管上流过的电流。 工业激光设备上用的半导体激光器一般为1064nm、532nm、808nm，功率从几瓦到几千瓦不等。一般在激光打标机上使用的是1064nm的，而532nm的则是绿激光。 准分子激光器——以准分子为工作物质的一类气体激光器件。 中文名称： 准分子激光器 英文名称： excimer laser 定义：
激光技术习题附答案
光电子技术(2 )上篇："激光技术”习题 1、在电光调制器中，为了得到线性调制，在调制器中插入一个1/4波片，它的 轴向应该如何设置为佳?若旋转1/4波片它所提供的直流偏置有何变化？ 2、为了降低电光调制器的半波电压，采用4块z切割的KD*P晶体连接(光路串 联，电路并联)成纵向串联式结构。试问:(1)为了使4块晶体的电光效应逐块舂加，各晶体 x 和 y 轴取向应如何孑⑵若 A = 0.628/血,坯=1.51,/63 = 23.6x 10"%/V,计算其半波电压，并与单块晶体调制器比较之. 3、试设计一种装置,如何检验出入射光的偏振态(线偏光椭圆偏光和自然光)， 并指出是根据什么现象?如果一个纵向电光调制器没有起偏器，入射的自然光能否得到光强调制?为什么？ 4、一铝酸铅(PhMoO,)声光调制器，对He-Ne激光器进行调制。已知声功率P s = 1W,声光互作用长度L = \.8mm，换能器宽度H = 0.8讪,= 36.3X 10川芒? kg"，试求铝酸铅声光调制器的布拉格衍射效率。 5、在锁模激光器中，工作物质为YAG,2 = 1.06/^/棒尺寸0)4x50〃〃”,腔长 L = 0.75//?, fm =选择熔凝石英(n二1.46)作声光介质，声速 匕=5.95 X105C/?/5,采用布拉格衍射，驻波形式，设计声光锁模调制器的尺寸, 并求出布拉格角。 6、有一带偏振棱镜的电光调Q YAG激光器，试回答或计算下列问题： (1)画出调Q激光器的结构示意图，并标出偏振镜的偏振轴和电光晶体各主轴的 相对方向。 ⑵怎样调整偏振棱镜的起偏方向和晶体的相对位置才能得到理想的开关效果？ (3)计算 1/4 波长电压V2/4(/ = 25mmjt a = n e = 1.05,/63 = 23.6xlO~l7m/V). 7、声光调Q为什么运转于行波工作状态，一般只适用于连续激光器的高重复频率运行?加到电声换能器上的高频信号还要用频率为f的脉冲电压进行调制？8、当频率人=40MHz的超声波在熔凝石英声光介质(n二1.54)中建立起超声场(v, = 5.96 x lOS/s)时，试计算波长为2 = 1.06“〃的入射光满足布拉格条件的入射角&。 9、一个声光调Q器件(L = 50〃?〃?, H = 5mm)是用熔融石英材料做成，用于连续 YAG激光器调Q。已知激光器的单程增益为0.3,声光器件的电声转换效率为
(完整word版)激光光束分析实验报告讲解
激光光束分析实验报告 引言 1960年，世界上第一台激光器诞生。激光作为一种相干光源，以其高亮度、高准直性、高单色性的优点，一直在各种生产和研究领域发挥着重要的作用。 虽然激光具有上述优点，然而严格地说，激光并不是平面光束，而是一种满足旁轴近似的旁轴波。由稳定谐振腔发出的激光束大多为高斯光束，其主要参数为光束宽度、光束发散角和光束传播因子。由于这几个参数不同，不同激光束的质量也就有了差别，因此就需要制定评价光束质量的普适方法。常用来评价光束 质量的因子有：衍射极限倍数因子、斯特列耳比、环围能量比、因子和因子的倒数K因子（通常称为光束传播因子）。其中因子为国际ISO组织推荐的评价标准，也是我们在实验中采用的评价标准。 因子的定义为： 其中为实际光束束腰宽度，为实际光束远场发散角。 采用因子时，作为光束质量比较标准的是理想高斯光束。基模(模) 高斯光束有最好的光束质量，其，可以证明对于一般的激光光束有。因子越大，实际光束偏离理想高斯光束越远，光束品质越差。当高斯光束通过无像差、衍射效应可忽略的透镜、望远镜系统聚焦或扩束镜时，虽然光腰尺寸或远场发散角会发生变化，但光束宽度和发散角之积不变，是几何光学中的拉格朗日守恒量。 实验原理
如图选定坐标系。设光束的束腰位置为，束腰直径为，远场发散角为。为了简化问题，假设光束关于束腰对称，则可求出传播轴上任一垂直面上的光束直径。光束传播方程的一级近似为： 光束的因子为： 其中n为传播介质折射率，为光束波长。对于束腰宽度和远场发散角， 可用如下方法测得。 本实验中，我们采用的CCD能够测量在柱坐标系中传播轴上任一垂直面上的光束能量密度函数。由于能量密度函数关于传播轴中心对称，故在分布函数中没有自变量。对于高斯光束，可以证明： 其中： 因此只要测出能量密度函数就可以求出传播轴上任一垂直面上的光束直径。 有了测量光束直径的方法后，分别在轴向位置处测量能量密度函数，求出光束直径和，之后将其代入光束传播的一级近似方程