MATLAB用于激光光束质量分析
MAT LAB 用于激光光束质量分析
李 伦 巩马理 刘兴占 李振宇 王宇兴
(清华大学精密仪器系,北京,100084)
摘要:介绍了利用CCD 、计算机并基于MA TLAB 开发的激光光束质量分析的软件,详细地介
绍了该软件的组成、实现的基本功能及其特点。
关键词:激光质量分析参数 MA TLAB 图像处理 CCD
A soft w are for laser beam analysis
L i L un ,Gong M ali ,L i u Xi ngz han ,L i Zhenyu ,W ang Y uxi ng
(Department of Precision Instruments ,Tsinghua University ,Beijing ,100084)
Abstract:This paper describes a laser beam quality analyzer based on CCD ,computer and
MA TLAB.The detailed composition ,basic function and characteristics of the software are presented.
K ey w ords :laser beam quality MA TLAB image processing CCD
引 言
激光谐振腔输出光束的质量是决定激光实际性能的关键因素,同时也是设计激光器光束链和聚焦系统的重要参数。通过分析激光光束的光强分布,可获得评价激光光束质量的基本特征,如:峰值点位置,峰值点功率,M 2因子,从而为改进激光器设计,提高光束质量提供充足而可靠的理论依据。但是,目前对激光光束质量的分析方法主要采用专用仪器,配专用软件。这种成套设备虽然精度高,操作方便,但却存在相对成本较高,灵活性较差,功能不完备,不便于特殊的用户获取一些额外的信息等问题。自行开发激光光束质量分析的软件可降低成本,灵活地获取所需信息,但主要困难是对于矩阵的巨大计算量和三维图形的可视化。MA TLAB 是实现这两大功能最理想的软件,它自1984年问世以来,历经十几年的发展和竞争,现已成为国际公认的最优秀的高科技数值计算应用软件。结合该软件对矩阵的强大数值计算能力、计算结果可视化功能和友好的语言界面,针对激光光束分析的主要困难,我们开发了基于
Fig 11 System structure
MA TLAB 的激光光束质量分析的软件。
1 软件的组成原理及功能
1.1 系统组成
系统由衰减系统、导轨、CCD 摄像头、 8 Lin J S ,Liang Ch H ,An Y Y et al .Chin Phys Lett ,1996;13:137
333
作者简介:吉选芒,男,1965年4月出生。工学硕士,副教授。研究光折变材料,效应和光电信息处理。
收稿日期:1999208230 收到修改稿日期:1999212224
第24卷 第6期
2000年12月激 光 技 术LASER TECHNOLO GY Vol.24,No.6December ,2000
图像卡及计算机组成[1](见图1)。衰减器将激光光强衰减到毫瓦量级,便于CCD 接受而不损坏感光部分。CCD 位于与激光光束平行的导轨上,感光面与激光光轴垂直,移动CCD 可在激光光束不同的截面分别采集图像,以便计算束腰位置和M 2因子。CCD 采集的信号通过图像卡后可在计算机屏幕上得到一幅与光强分布成正比的灰度图,计算机可随时访问灰度图,计算评定光束质量的各个参数。
1.2 图像的预处理
由于激光光束传输过程及衰减系统、CCD 摄像头的影响,所获得的灰度图中包含了各种噪声,最主要的是外界杂散光噪声,其次有衰减系统非均匀性的影响,CCD 摄像头的高频噪声。为了提高信噪比,改善图像质量,获得更精确的参数值,对激光光斑进行去噪处理是一个很重要的预处理工作。这里,首先采用二次测量相减法:分别得到实际光斑图像和用挡板遮住光束的背景图像,两图像相减可消除大部分杂散光噪声,再利用邻域平均法去除衰减系统和CCD 带来得高频噪声,此时,得到的图像消除了绝大多数系统噪声,图像比较平滑,可以用MA TLAB 对该图像进行处理[2],
获取激光分析的必要参数,并从各种角度观察光束的光强分
Fig 12 Main cross section of laser beam quality analysis system 布。1.3 主界面的组成
利用MA TLAB 强大的菜单编
辑功能,经过软件编程得到一个功能
强大而且外观精致的主界面[3,4],图
2为激光光束质量分析的主界面图,
其主要组成为:原始图像获取框,光
束主框图,4个主截面光强分布图,
任意截面光强分布图,三维图像操作
框,任意点的光强分布操作框及其它
(图像放大与缩小、信息的获取、关
闭)。
1.4 参数获取
11411 沿0,45°,90°,135°方向上的光强剖面图 在激光光束质量分析的主界面的左边是4幅曲线图,分别代表所获得光束沿0,45°,90°,135°方向上的光强剖面图,在每幅图的下面有一个小的信息框,D 1,D 2,D 3,D 4,D 5分别表示在该截面上的激光参数值:D 1代表用峰值光强的1/2表示的光束直径,D 2代表用峰值光强的1/e 2表示的光束直径,D 3代表用峰值光强的1/10表示的光束直径,D 4代表沿该截面的一阶矩: D 4=
∫+∞-∞∫+∞-∞x I (x ,y )d x d y D 5代表沿该截面的二阶矩:D 5=∫+∞-∞∫+∞
-∞x 2I (x ,y )d x d y
式中,I 代表该截面上的光强分布,x ,y 为坐标分布[5]。
用户可以通过按information 键,显示一个消息框中获取相应的提示信息,从4个主界面的光强分布图和相应的5个参数值,可获得所采集光束的基本信息和光强分布的基本方向。11412 沿任意截面的光强分布 在激光光束质量分析的主界面的右上角是光束沿任意截面的光强分布图,截面图下的编辑框提示用户输入旋转角度θ,当用户输入一任意角度以后,在
604 激 光 技 术2000年12月
光束主框图会自动画出一条经过光束中心,以x 轴为起点,逆时针旋转θ角的截线,在截面分布图上显示的是沿该截线所截取的截面的光强分布图,图下的信息框中的D 1,D 2,D 3,D 4和D 5所代表的值与上面所述相同。任意修改输入的θ值,按下回车键后就能显示任意截面的光强分布及5个参数值。
11413 观察光束 在任意截面的光强图下面是三维图像操作框,用于以各种不同的方式、从各个不同的角度观察激光光强分布。
(1)选择第一个下拉菜单中各项,在光束主框图上可得到光强分布三维图的各种形式:曲面图Peak 、网格图Mesh 、沿x 轴方向出现的网格图Waterfall 。此时,在三维图中按下鼠标左键,会出现以x ,y ,z 轴为边的立方体,拖动鼠标可看到三维图以鼠标点为中心在旋转,用户可观察任意角度的三维图像。
(2)按下Mesh 键可得到光强分布的网格图,用户在右边的编辑框中输入所需要观察的网格线条数,而在光束主框图中就得到相应的网格图。
(3)按下Contour 键可得到光强分布的等高线图,用户在右边的编辑框中输入所需要观察的等高线条数,从而在光束主框图中得到任意数目的等高线。
(4)Rotate 键用于动态观察光强分布的曲面图,按下Rotate 键后,光束主框图会自动出现光强的曲面图,并沿z 轴以每次旋转30°的速度旋转360°后复原。
(5)选择View 下拉菜单中的各项,可从左上、左下、右上、右下、正上、正下、正左、正右8个不同的角度观察光强分布的三维图。
11414 显示任意点的光强值 在光束主框图下面的文本框显示主框图上任意点的光强值,当按下Select Point 按钮后,在鼠标移动处会出现一个十字光标,按下鼠标左键,按钮右边的消息框将显示当前点的坐标和光强值。
11415 对图形进行任意的放大和缩小 光强信息框下面是两个按钮:Z oom on 和Z oom off 。按下Z oom on 后,可对任意一幅图进行放大和缩小,具体操作有如下两种:
(1)鼠标左键单击所需要放大的部位,则该部分被放大一倍,再单击一次,又能被放大一倍,用鼠标右键单击图像,该图像被缩小一倍。
(2)可拖动鼠标,形成一个所需要放大的窗口,选择窗口的大小,进行局部按窗口的大小与坐标轴的比例进行放大,同样按鼠标右键对图像进行缩小。
按下Z oom off 后,图像复原。
11416 截面图的高斯拟合 对于大多数需要分析的光束而言,其理想的光斑光强分布应该满足高斯分布,故光束质量分析的另一个重要方面是比较实际光束与理想高斯光束的光强分布情况。在此,可以对实际光束进行高斯拟合,通过比较两束光强的分布,评定光束质量[2]。
1.5 文件操作
由图像卡采集的图像文件可被保存、压缩和格式转换等。通过文件保存,可以随时处理图像文件,获取相关参数;通过图像压缩和解压缩,可节省存储空间;通过文件的格式转换,可以与其它各种图像处理软件共享数据。
2 结论及其它应用
MA TLAB 用于图像处理有着不可比拟的优越性,它集数值计算与图像显示为一体,兼备强大的菜单编辑功能,在激光光束质量分析方面有远大的前景。
704第24卷 第6期李 伦 MA TLAB 用于激光光束质量分析
Fig 13 Main cross section of He 2Ne laser beam quality analyse system 图3为用户使用过程中的一个界面图:
He 2Ne 激光器所发出的一束波长为0.6328
μm 的光,通过衰减系统衰减10E 28以上,进入
CCD ,由图像卡进行模数转化、灰度预处理得
到一幅保存为3.BMP 的位图,用户运行激光
器光束质量分析软件,可获得该光束的各种质
量参数,并能从各种角度观察和处理该光束。
例1:观察任意截面的光强分布(见图4),
用户可观察通过激光光束中心、绕主光轴旋转
任意角度的一个截面上的光强分布及高斯拟
合。 Fig 14 Light intensity on any cross section 例2:观察光束等光强分布情
况(见图5),用户可自己任意设置
需要显示的等光强条纹数。
由此可见,基于MA TLAB 的
激光光束质量分析系统的主要优
点有:(1)操作方便,精度高。(2)
使用灵活,界面友好,用户可获得
多种信息。(3)CCD 和图像卡非
专用设备,可有多种用途。(4)成本低,适用于各种中小激光器厂家和大学实验室
。Fig 15 Distribution of equal 2intensity laser beam
3 精度分析
该测量方法由于采用高分辨率的CCD (M TV 21881EX ,0.02lx ,
600线),以及采用激光光束经过棱镜多次反射实现激光衰减的方
法,因而不会改变光束质量。而通常用衰减片衰减,由于衰减片厚薄
不均,透光率分布不均匀等因素,产生测量误差,使光束的质量发生
改变。此外,本次试验过程中,采取了预处理方法,清除了杂散光及
各种噪声对测量结果的影响,从而大大提高了光束质量的测量精确
度。综合各方面影响因素,其测量误差只有几个微米,满足实用要
求。
参考文献1 王庆有,孙学珠1CCD 应用技术.天津:天津大学出版社,1992
2 季 梁1数字图像处理.北京:清华大学自动化系,1998
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4 张志涌,刘瑞桢,杨祖樱1掌握和精通MATLATB.北京:北京航天大学出版社,1997
5 Siegman A E 1Handbook of Laser Beam Propagation and Beam Quality Formulas.San Francisco :Stanford University ,1991
333
收稿日期:1999207205 收到修改稿日期:1999212210
804 激 光 技 术2000年12月
德国Cinogy公司Cost-Effective光束质量分析仪
Aunion Tech Co.,Ltd Room 2203 Building 1, No. 1878, West Zhongshan Road, Shanghai 200235, China Tel: +86-21-51083793 Fax:+86-21-34241962 产品名称：惊爆价！1.5万元 激光光束分析仪 所属类别：光束质量分析仪 厂家名称：德国Cinogy 公司 关键词：光束分析仪、激光光束分析仪、光束质量分析仪、激光光束质量分析仪、紫外激光光束分析仪、紫外激光光束质量分析仪、红外激光光束分析仪、红外激光光束质量分析仪 1.5万元人民币！ 高品质激光光束分析仪的价格革命！ 让所有需要分析激光光束的客户均能用上最专业的激光光束分析仪！ 以往激光光束质量分析仪偏高的价位使很多激光生产商及激光使用者望而却步。仔细分析其价格构成不难发现，传统光束质量分析仪提供非常多复杂但不实用的功能，绝大多数用户在使用中可能永远用不到这些功能。但目前各光束分析仪公司均将全部光束分析功能打包集成在一套软件中进行销售，导致客户等于是白白为这些可能永远用不上的功能而付费。 为满足普通用户的需求，德国著名光束质量分析仪厂商Cinogy 公司日前推出了其划时代的 Cost-Effective 激光光束分析仪 CinCam CMOS 系列激光光束分析仪。 CinCam CMOS 采用1288 x 1032像素高分辨率百万像素高灵敏度CMOS 相机，动态范围2500：1，USB2.0高速传输组件，硬件性能上毫不妥协！ USD 直接供电、体积小巧（36mm x 36mm x 24mm）、重量轻（45g），使用更轻松！ 为满足不同层次客户的要求，CinCam CMOS 配套软件RayCi 提供两个版本可供客户选择。分别是全功能版RayCi-Standard 及基本版RayCi-Lite。RayCi-Standard 全功能版提供所有光束分析仪应具备的分析功能，适合各种专业做激光研究的客户使用。基本版RayCi-Lite 则提供各种光束分析所需各种基本分析及显示功能，可以为客户节省下绝大部分软件成本。 各种配件：
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
激光光束质量参数测量的实验研究讲解
第24卷第6期 2000年12月激光技术LASERTECHNOLOGYVol.24,No.6December ,2000 激光光束质量参数测量的实验研究 赵长明 (北京理工大学光电工程系,北京,100081) 摘要:采用CCD系统实验测量了LD泵浦Nd∶YAG激光器的光束质量参数,研究了CCD系 统的背景噪声特性和积分区域选取对光束质量参数测量的影响,从实验数据中得到以下结论:(1)在有、无背景光两种条件下,背景记数强烈地依赖于曝光时间和像素的合并,温度影响可以忽略不计;(2)为获得M2合理的测量结果,至少要选择5%积分区域。 关键词:M2因子CCD摄像机光束质量Investigationontheexperimentalmeasurementoflaserbeamquality ZhaoChangming (Dept.ofOpticalEngineering,BeijingInstituteofTechnology,Beijing,100081) Abstract:ThebeamqualityofaLDpumpedNd∶YAGlaserismeasuredwithCCDcamerasyst em. ThebackgroundcharacteristicsoftheCCDsystemandtheinfluenceofthesizeofintegralboxup onmeasurementresultsareinvestigated.Thefollowingconclusionscanbederivedformexperi mentalresults:(1)Backgroundisstronglydependuponexposuretimeandpixelbinning,whilet emperaturehasanignorableeffectuponit,whetherwithorwithoutambientlight.(2)A5%2cuti stheminimumvalueinordertogetareasonableresult. Keywords:M2factor CCDcamera beamquality 引言 激光光束质量参数,即M2因子的测量是近几年研究的一个热点。ISO建议的测量方法包括两维面阵探测系统或二维单元扫描系统、套孔法、移动刀口法和移动狭缝法[1]。用以电荷耦合器件(CCD)为代表的面阵探测器件测量激光光束质量参数具有速度快、数据量大和易于计算机处理的优点,特别是对于脉冲激光的测量具有
实验2.1直流电路分析和仿真 实验报告
实验2.1直流电路分析和仿真实验报告实验题目：直流电路分析和仿真 实验目的： 1.学习Multisim建立电路，分析直流电路的方法。 2.熟悉Multisim分析仿真模式中输出结果的常用后处理方法。 3.熟悉伏安特性的仿真测量。 4.通过实验加深对叠加定理和戴维南定理的理解。 实验内容： 1.测量二极管伏安特性 （1）建立如图所示仿真电路。 （2）通过操作的到二极管伏安特性曲线。
2.验证叠加定理 （1）建立如图所示仿真电路。 （2）仿真开关后分别在每种电源单独作用和共同作用时，用电压表测量个支路电压，记录在表格中，验证叠加定理。
可以发现，理论值与实际值十分接近，仿真模拟十分准确。 3.求戴维南等效电路 （1）建立如图所示仿真电路。
（3）用直流扫描分析方法求出a，b做端口的戴维南等效电路参数。让测试电流源从0变化到10mA，测量得到的扫描曲线，得到a，b端口的开路电压和等效电阻。 直流扫描分析： 导入excel，做出函数图像，求出其函数表达式为y=708.5x+8.25 则仿真结果的开路电压为8.25v，等效电阻为708.5Ω。 理论计算值为 V=15*330/（270+330）=8.25，R=560+270*330/(270+330)=708.5Ω。 两者相符。 4.验证最大功率传输定理 （1）建立如图所示仿真电路。
（2）选择simulate/analyses/parameter meter,设定R4阻值从500Ω变化到1.6k，步长为0.5，输出选择为R4的功率。启动分析仿真后得到R4功率随其阻值变化的曲线。 （3）打开测量游标，查找曲线最大值，得到最大功率值及其对应的负载电阻值。 其中最大功率值为24.016mW，对应的负载电阻为708.333Ω 思考：如何让软件自动寻找曲线的最大值？ 答：得到参数扫描分析图像后，点击曲线图中的属性，选择光标开，在点击选择数值，仅勾选max y，点击确定做出有光标的图像，再讲光标移到max y出，此时x的坐标即为所对饮的负载电阻值。 思考：在验证最大功率传输定理时，如何同时显示R4消耗功率和V1输出功率的曲线？ 答：在进行参数扫描时，在输出选项中，同时勾选p（v1）和p（R4）再进行仿真即可。
电路分析实验报告
电压源与电流源的等效变换 一、实验目的 1、加深理解电压源、电流源的概念。 2、掌握电源外特性的测试方法。 二、原理及说明 1、电压源是有源元件，可分为理想电压源与实际电压源。理想电压源在一定的电流 范围内，具有很小的电阻，它的输出电压不因负载而改变。而实际电压源的端电压随着电流变化而变化，即它具有一定的内阻值。理想电压源与实际电压源以及它们的伏安特性如图4-1所示(参阅实验一内容)。 2、电流源也分为理想电流源和实际电流源。 理想电流源的电流是恒定的，不因外电路不同而改变。实际电流源的电流与所联接的电路有关。当其端电压增高时，通过外电路的电流要降低，端压越低通过外电路的电 并联来表示。图4-2为两种电流越大。实际电流源可以用一个理想电流源和一个内阻R S 流源的伏安特性。
3、电源的等效变换 一个实际电源，尤其外部特性来讲，可以看成为一个电压源，也可看成为一个电流源。两者是等效的，其中I S=U S/R S或 U S=I S R S 图4-3为等效变换电路，由式中可以看出它可以很方便地把一个参数为U s 和R s 的 电压源变换为一个参数为I s 和R S 的等效电流源。同时可知理想电压源与理想电流源两者 之间不存在等效变换的条件。 三、仪器设备 电工实验装置： DG011、 DG053 、 DY04 、 DYO31 四、实验内容 1、理想电流源的伏安特性 1)按图4-4(a)接线，毫安表接线使用电流插孔，R L 使用1KΩ电位器。 2)调节恒流源输出，使I S 为10mA。， 3)按表4-1调整R L 值,观察并记录电流表、电压表读数变化。将测试结果填入表4-1中。 2、实际电流源的伏安特性 按照图4-4(b)接线，按表4-1调整R L 值，将测试的结果填入表4-1中。
He-Ne激光器高斯光束腰斑测量实验
He-Ne 激光器高斯光束腰斑测量 一、实验目的 1、加深对高斯光束物理图像的理解； 2、加强对高斯光束传播特性的了解； 3、掌握用CCD 法和刀口法测量高斯光束光斑大小； 4、了解并掌握远场发散角的定量测量方法； 二、实验设备 He-Ne 激光器、激光电源、光功率计、滤光片、衰减片、CCD 相机、光学光具座、示波器、数据采集卡、计算机等。 三、实验原理 （一）CCD 测量法 实验系统结构如右图所示： 实验中，将光具座导轨上的CCD 相机沿着激光传播方向均匀移动，实时地记录CCD 相机在光具座标尺上的不同位置以及对应的纵向平面上的光斑尺寸。 光斑半径ω(z )---定义为在光束传播方向上z 处的横截面内圆形光斑半径，可表示为 ()2 201,z z λωωπω?? =+ ? ?? （1） 利用公式（1）可得 ()2 2001,z z ωπωλω?? =- ??? （2） 对于两个不同的位置12,z z ，有 2 2 2012120011,z z πωωωλωω???? ????-=--- ? ????????? （3） 即： ()2222010200.z g ωπωωωωωλ???= ---? ? （4） 以 () () 000.01z g z g ωω?-
光束质量M2因子测试及分析实验报告
实验名称：光束质量M2因子测试及分析 实验目的 1、了解M2因子的概念及M2因子评价光束质量的优越性； 2、掌握M2因子的测量原理及测量方法； 3、掌握测量激光器的腰斑大小和位置的方法。 实验原理 1988 M2 束质量的影响。在二阶矩定义下，利用与量子力学中不确定关系类似的数学证明过程可得 M2≥1，它说明小的束宽和小的发散角二者不可兼得。当M2=1时，激光束为基模高斯光束；当M2>1时，激光束为多模高斯光束。当激光光斑为圆斑时，光束质量因子M2可表示为 式中为光束束腰宽，为光束的远场发散角，A 为激光波长。 根据国际标准组织提供的ISOlll46—1的测量要求设计测试方案。采用多点法测量光束质量因子，就是在激光束的传输方向上测量多个位置处的激光参数。利用曲线拟合的方法求得各激光参数。CCD 通过数据采集卡连接到计算机，二阶矩定义的光束宽度通过编程确定，在计算机上可以读到束宽的大小。对测量结果采用多点双曲线拟法拟
合或抛物线拟合，求出按二阶矩定义束宽的传输方程中3个系数a i、b i；、c i后，就可以计算出相应的光束参数 对于束腰不可直接测量的激光柬(绝大多数激光器产生的激光都是发散的)，先要用无像差透镜进行束腰变换。实验测量两台会聚光束He-Ne激光器(一台是基模的，一台是多模的)M2因子和其腰斑的大小与位置、发散角及瑞利长度。根据透镜对高斯光束的变化规律，可以根据以下公式算出和Z0。从而求出激光器腰斑的大小和位置。 实验数据记录及处理 ①基模激光的拟合图像
原始实验数据 Waist Width X 0.538 mm Waist Width Y 0.583 mm Divergence X 3.374 mrad Divergence Y 3.304 mrad Waist Location X 232.03 mm Waist Location Y 233.64 mm M2 X 2.2532 M2 Y 2.3898 Rayleigh Range X 159.47 mm Rayleigh Range Y 176.33 mm Wavelength 632.8 nm Focal Length 100 mm Laser Location 507 mm Z-Position X Width Y Width mm mm mm 106.55 0.2303 0.21891
新闻稿雷尼绍推出XM-60多光束激光干涉仪-Renishawresource
雷尼绍推出XM-60多光束激光干涉仪 世界领先的测量专家雷尼绍发布XM-60多光束激光干涉仪，只需一次设定即可在任意方向测量线性轴全部6个自由度。与传统激光测量技术相比，XM-60在易用性和省时方面做出了重大改进。 随着对工件的公差要求越来越高，制造商需要考虑所有来自机床加工工件的误差源；角度误差以及线性和直线度误差。XM-60经过一次设定便可采集所有误差。这台多光束激光干涉仪专为机床市场而设计，充实了包括XL-80激光干涉仪、XR20-W无线型回转轴校准装置以及QC20-W无线球杆仪在内的雷尼绍校准产品线。XM-60利用XC-80环境补偿器对环境条件实施补偿。 XM-60多光束激光干涉仪具有获得专利的光学滚摆测量与光纤发射器这一独特技术，是一台高精度激光系统。轻型发射器远离激光源，从而减少测量点处的热影响。发射器可直接通过其侧面甚至后面安装到机器上或者上下倒置安装，非常适用于难以接近的机器区域。 减少测量的不确定度对任何用户都非常重要。雷尼绍XM-60直接测量机床误差，减少其他测量技术中使用复杂数学计算而产生的误差。直接测量可通过用户现有的XL-80测量零件程序对机器调整前后的精度进行快速、简单对比。接收器可进行完全无线操作，由充电电池供电，从而在机器移动中避免电缆拖拽，因为在测量过程中电缆拖拽可能会引起误差或激光束“断光”。 每一台XM-60多光束激光干涉仪的性能均可溯源至国际标准，而且在发货前已经过认证。这可以让客户确信他们的系统将在精度要求高的场合一如既往地提供高精度测量。 为支持XM-60多光束激光干涉仪的推出，雷尼绍将发布全新版本CARTO软件包，指导用户完成测量过程。CARTO 2.0包含Capture（数据采集）和Explore（数据浏览）功能，目前用于XL-80激光干涉仪系统的数据采集和分析。CARTO用户界面可轻松根据不同的用户需求进行配置，能够改变黑、白背景并显示定制。支持平板电脑，具有扩展菜单部分，适合在小型屏幕进行操作。自动保存测试方法，因此重复测试的用户可调用较早的一个测试。 Capture 2.0提供一个全新的零件程序生成器，支持Fanuc 30、Heidenhain 530、Mazak Matrix以及Siemens 840D等系列控制器，以后的版本中将支持更多控制器类型。其另一高级功能是在程序中基于用户所选的平均周期，自动设定延时时间，并在使用XL-80系统时通过“时间匹配”模式支持定时采集。在XM-60模式下，Capture 2.0使用校准规直线度测量功能，更为方便。 XM-60为用户提供一次移动后测量所有自由度的强大的机床诊断功能。通过在任何测量中一次采集三种线性误差源和三种旋转误差源，用户可以发现他们的特定误差源；当只测量线性精度时看到的是各误差源对线性精度的影响结果，而不是具体误差源。利用Explore 2.0应用可处理所有数据，提供所有六个数据通道
质量光束分析仪的使用
光束质量分析仪的使用 一、实验目的 1、学会使用光束质量分析仪 BeamScope-P7探头测量激光光束M 2 2、学会使用激光质量分析仪WinCamD 探头观察和测量激光光斑。 二、实验原理 2M 是一个描述激光光束的不完善程度的无量纲参数。2M 值越小（即光束越接近衍射极限的00TEM 的理想光束），光束就越能够紧聚焦成一个小光斑。 没有激光光束是完全理想的。由于光学谐振腔、激光介质和输出/辅助光学元件的影响，大多数光束都不是书本上介绍的“理想的”、衍射极限的、高斯截面的单一的00TEM 模式。复杂的光束可能包含多个xy TEM 模式的贡献，导致了较大的2M 因子，即使是较好的实验室用的He-Ne 激光也有1.1到1.2左右的值，而不是具有理想的00TEM 模式下的1.0的2M 值。 简单的说2M 可以定义为：实际的光束与具有相同束腰大小的、理论上的衍射极限的光束的发散程度之比为：测量2M 因子的前提条件是得到或形成一个可以测量的光束束腰。 如图一所示： 图2-1 M 2“嵌入高斯光束”的概念 2M 因子定义为： θωλ π024=??=远场发散角光束束腰直径理想远场发散角实际光束束腰直径Gauss M (2.1)
式中—0W 为实际光束的光腰宽度； —θ为实际光束的远场发散角。 光束质量2M 因子是表征激光束亮度高、空间相干性好的本质参数。它将光场在空域及频域的分布来表示光束质量2M 因子,即S M σπσ024=,便可知道2M 因子能够反映光场的强度分布与相位分布的特性。用2M 因子作为评价标准对激光器系统进行质量监控及辅助设计等具有十分重要的意义： （1）2M 因子表示实际光束偏离基模高斯(00TEM ) 光束(衍射极限) 的程度。 （2）2M 因子综合描述了光束的质量,包括光束远场和近场特性。 （3）光束通过理想光学系统后2M 因子不变。 尽管利用2M 因子来评价激光束的质量也有其局限性, 2M 因子仍不失为一种较为完善、合理的光束质量的评价标准。相对其它评价方法来说, 2M 因子能较好地反映光束质量的实质,具有较强的普适性,充分地反映了光强的空间分布，并且得到国际标准化组织( ISO) 的认可。近年来,国际标准化组织( ISO) 多次组织公布文件,足以说明其重要性。 图2-2 具有相同M 2值不同束腰宽度和不同发散角的曲线 三、实验仪器设备 光束质量分析仪BeamScope-P7探头、光束质量分析仪WinCamD 探头、计算机、激光光源
2014-12-仪器分析试题-答案
1.对于电位滴定法，下面哪种说法是错误的( D ) A.在酸碱滴定中，常用pH玻璃电极为指示电极，饱和甘汞电极为参比电极 B.弱酸.弱碱以及多元酸（碱）不能用电位滴定法测定 C.电位滴定法具有灵敏度高.准确度高.应用范围广等特点 D.在酸碱滴定中，应用电位法指示滴定终点比用指示剂法指示终点的灵敏度高得多 2.电位滴定装置中，滴液管滴出口的高度( A ) A.应调节到比指示剂电极的敏感部分中心略高些 B.应调节到比指示剂电极的敏感部分中心略低些 C.应调节到与指示剂电极的敏感部分中心在相同高度 D.可在任意位置 3.下列说法错误的是( B ) A.醋酸电位滴定是通过测量滴定过程中电池电动势的变化来确定滴定终点 B.滴定终点位于滴定曲线斜率最小处 C.电位滴定中，在化学计量点附近应该每加入0.1～0.2mL滴定剂就测量一次电动势 D.除非要研究整个滴定过程，一般电位滴定只需准确测量和记录化学计量点前后1～2mL的电动势变化即可 4.在自动电位滴定法测HAc的实验中，绘制滴定曲线的目的是( A ) A.确定反应终点 B.观察反应过程pH变化 C.观察酚酞的变色范围 D.确定终点误差 5.在自动电位滴定法测HAc的实验中，自动电位滴定仪中控制滴定速度的机械装置是( D ) A.搅拌器 B.滴定管活塞 C.pH计 D.电磁阀 6.测水样pH值时，甘汞电极是( C ) A. 工作电极 B. 指示电极 C.参比电极 D. 内参比电极 7.pH电极的内参比电极是( B ) A. 甘汞电极 B. 银－氯化银电极 C. 铂电极 D. 银电极 8.标准甘汞电极的外玻璃管中装的是( A ) A.1.0mol/LKCl溶液 B. 0.1mol/LKCl溶液 C. 0.1mol/LHCl溶液 D.纯水 9.饱和甘汞电极的外玻璃管中装的是C A. 0.1mol/LKCl溶液 B. 1mol/LKCl溶液 C. 饱和KCl溶液 D. 纯水 10.测水样的pH值时，所用的复合电极包括( B ) A. 玻璃电极和甘汞电极 B. pH电极和甘汞电极 C. 玻璃电极和银－氯化银电极 D. pH电极和银－氯化银电极 11.吸光度读数在范围内，测量较准确。( B ) A．0～1 B．0.15～0.7 C．0～0.8 D．0.15～1.5
激光光束质量综合评价的探讨讲解
第３６卷第７期２００９年７月 国激光 ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＡＳＥＲＳ 中 Ｖ０１．３６，Ｎｏ．７ Ｊｕｌｙ，２００９ 文章编号：０２５８—７０２５（２００９）０７—１６４３一ｉｉ 激光光束质量综合评价的探讨 冯国英１ 周寿桓１’２ （１四川大学电子信息学院，四川成都６１００６４；２华北光电技术研究所，北京１０００１５） 摘要综述了现有的３类激光光束质量评价方法，即近场质量、远场质量和传输质量。主要的评价参数包括近场调 制度和对比度、聚焦光斑尺寸、远场发散角、衍射极限倍数口因子、斯特列尔比、环围能量比以及肝因子等。讨论了它们各自的适用范围、优点和局限性。提出了采用胼因子矩阵以表述光束的像散特性，给出了Ｍｚ因子的不变量。 关键词 激光技术；光束质量；膨因子；口因子 文献标识码Ａ ｄｏｉ：１０．３７８８／ＣＪＬ２００９３６０７．１６４３ 中图分类号ＴＮ２４８．１ ＤｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｆＣｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅＥｖａｌｕａｔｉｏｎＦｅｎｇＧｕｏｙｉｎ９１ ｏｎ ＬａｓｅｒＢｅａｍ Ｑｕａｌｉｔｙ ＺｈｏｕＳｈｏｕｈｕａｎｌ＇２ ，１ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ＆ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｉｃｈｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｓｉｃｈｕａｎ６１００６４，Ｃｈｉｎａ、 ＼ ２ ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＥｌｅｃｔｒｏ－Ｏｐｔｉｃｓ，Ｂｅｒｉｎｇ
ｑｕａｌｉｔｙ ｓｕｃｈ ａｓ １０００１５。Ｃｈｉｎａ ／ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｒｅｅｔｙｐｅｓ ａｒｅ ｏｆｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｎ ｌａｓｅｒｂｅａｍｎｅａｒ－ｆｉｅｌｄ ｑｕａｌｉｔｙ，ｆａｒ—ｆｉｅｌｄ ｑｕａｌｉｔｙ，ａｎｄ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｑｕａｌｉｔｙ ｓｐｏｔ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｃｌｕｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｒａｔｉｏａｎｄ ｃｏｎｔｒａｓｔｒａｔｉｏｏｆｎｅａｒ—ｆｉｅｌｄ，ｆｏｃｕｓｅｄ ｓｉｚｅ，ｆａｒ－ｆｉｅｌｄｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅａｎｇｌｅ，ｔｉｍｅｓｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｌｉｍｉｔｅｄｆａｃｔｏｒ８，Ｓｔｒｅｈｌｒａｔｅ，ｅｎｅｒｇｙｃｉｒｃｌｅ ｔｈｅｍ ｒａｔｅ，Ｍ２ ｆａｃｔｏｒ。 ｅｔｃ．Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒａｎｇｅ，ｓｔｒｏｎｇｐｏｉｎｔａｎｄｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｏｆｐｏｗｅｒｌａｓｅｒｂｅａｍ ａｒｅｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｕｓｅｄｉｎｅｖａｌｕａｔｉｎｇｂｅａｍｑｕａｌｉｔｙｏｆｈｉｇｈ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｆｌｍａｔｒｉｘｏｆＭ２ｆａｃｔｏｒｆｏｒｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｅｖａｌｕａｔｉｎｇａｓｔｉｇｍａｔｉｃｂｅａｍ ｈａｓｂｅｅｎｐｒｏｐｏｓｅｄ，ａｎｄｔｈｅｉｎｖａｒｉａｎｔｖａｌｕｅｉｓｇｉｖｅｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｌａｓｅｒ
激光气体分析仪
二、LGA-4000激光气体分析仪 (一)、简介 1、概要 LGA-4000激光气体分析仪能够在各种高温、高粉尘、高腐蚀等恶劣的环境下进行现场在线的气体浓度测量。 2、测量原理 LGA-4000激光气体分析仪是基于半导体激光吸收光谱（DLAS）气体分析测量技术的革新，能有效解决传统的气体分析技术中存在的诸多问题。 半导体激光吸收光谱（DLAS）技术利用激光能量被气体分子“选频”吸收形成吸收光谱的原理来测量气体浓度。由半导体激光器发射出特定波长的激光束（仅能被被测气体吸收），穿过被测气体时，激光强度的衰减与被测气体的浓度成一定的函数关系，因此，通过测量激光强度衰减信息就可以分析获得被测气体的浓度。 3、系统组成 LGA-4000激光气体分析仪由激光发射、光电传感和分析模块等构成，如图 1.2所示。由激光发射模块发出的激光束穿过被测烟道（或管道）,被安装在直径相对方向上的光电传感模块中的探测器接收，分析控制模块对获得的测量信号进行数据采集和分析，得到被测气体浓度。在扫描激光波长时，由光电传感模块探测到的激光透过率将发生变化，且此变化仅仅是来自于激光器与光电传感模块之间光通道内被测气体分子对激光强度的衰减。光强度的衰减与探测光程之间的被测气体含量成正比。因此，通过测量激光强度衰减可以分析获得被测气体的浓度。
图4、 ●●●●5 L 激光发射光电传感 控制模块
表1.1 LGA-4000激光气体分析仪规格和技术参数表 图2.1. LGA-4000激光气体分析仪示意图 LGA-4000激光气体分析仪采用了集成化、模块化的设计方式，系统主要功能模块是由发射单元和接收单元构成（见图 2.1）。发射单元驱动半导体激光器，将探测激光发射，并穿过被测环境，由接收单元进行光电转换，将传感信号送回发射单元，由发射单元的中央处理模块对光谱数据进行分析，获得测量结果。
光学实验报告 (一步彩虹全息)
光学设计性实验报告（一步彩虹全息） 姓名： 学号： 学院：物理学院
一步彩虹全息 摘要彩虹全息是用激光记录全息图, 是用白光再现单色或彩色像的一种全息技术。彩虹全息术的关键之处是在成像光路( 即记录光路) 中加入一狭缝, 这样在干板上也会留下狭缝的像。本文研究了一步彩虹全息图的记录和再现景象的基本原理、一步彩虹全息图与普通全息图的区别和联系、一步彩虹全息的实验光路图，探讨了拍摄一步彩虹全息图的技术要求和注意事项，指出了一步彩虹全息图的制作要点, 得出了影响拍摄效果的佳狭缝宽度、最佳狭缝位置及曝光时间对彩虹全息图再现像的影响。 关键词：一步彩虹全息；狭缝；再现 1 光学实验必须要严密，尽可能地减少实验所产生的误差； 2 实验仪器 防震全息台激光器分束镜成像透镜狭缝干板架光学元件架若干干板备件盒洗像设备一套线绳辅助棒扩束镜2个反射镜2个 3 实验原理 3.1 像面全息图 像面全息图的拍摄是用成像系统使物体成像在全息底板上，在引入一束与之相干的参考光束，即成像面全息图，它可用白光再现。再现象点的位置随波长而变化，其变化量取决于物体到全息平面的距离。 像面全息图的像（或物）位于全息图平面上，再现像也位于全息图上，只是看起来颜色有变化。因此在白光照射下，会因观察角度不同呈现的颜色亦不同。 3.2 彩虹全息的本质 彩虹全息的本质是要在观察者与物体的再现象之间形成一狭缝像，使观察者通过狭缝像来看物体的像，以实现白光再现单色像。若观察者的眼睛在狭缝像附近沿垂直于狭缝的方向移动,将看到颜色按波长顺序变化的再现像。若观察者的眼睛位于狭缝像后方适当位置, 由于狭缝对视场的限制, 通过某一波长所对应的狭缝只能看到再现像的某一条带, 其色彩与该波长对应, 并且狭缝像在空间是连
激光粒度仪实验报告
实验一LS230/VSM+激光粒度仪测定果汁饮料粒度 1实验目的 1.1了解激光粒度仪的基本操作； 1.2了解激光粒度仪测定的基本原理。 2实验原理 激光粒度分析仪的原理是基于激光的散射或衍射，颗粒的大小可直接通过散射角的大小表现出来，小颗粒对激光的散射角大，大颗粒对激光的散射角小，通过对颗粒角向散射光强的测量（不同颗粒散射的叠加），再运用矩阵反演分解角向散射光强即可获得样品的粒度分布。 激光粒度仪原理图如图1所示，来自固体激光器的一束窄光束经扩充系统扩充后，平行地照射在样品池中的被测颗粒群上，由颗粒群产生的衍射光或散射光经会聚透镜会聚后，利用光电探测器进行信号的光电转换，并通过信号放大、A/D 变换、数据采集送到计算机中，通过预先编制的优化程序，即可快速求出颗粒群的尺寸分布。 3实验试剂与仪器 3.1实验样品：果汁饮料。 3.2实验仪器：LS230/VSM+激光粒度仪。 4实验步骤 4.1按照粒度仪、计算机、打印机的顺序将电源打开，并使样品台里充满蒸馏水，开泵，仪器预热10分钟。
4.2进入LS230的操作程序，建立连接，再进行相应的参数设置： 启动Run-run cycle（运行信息） （1）选择measure offset(测量补偿)，Alignment（光路校正），measure background（测量空白），loading（加样浓度），Start 1 run（开始测量（2）输入样品的基本信息，并将分析时间设为60秒，点击start（开始）。 如需要测量小于0.4μm以下的颗粒，选择Include PIDS，并将分析时 间改为90秒后，点击start（开始） （3）泵速的设定根据样品的大小来定，一般设在50，颗粒越大，泵速越高，反之亦然。 4.3在测量补偿，光路校正，测量空白的工作通过后，根据软件的提示，加入样品控制好浓度，Obscuratio n应稳定在8-12%：假如选择了PIDS，则要把PIDS 稳定在40-50%，待软件出现ok提示后，点击Done（完成）。 4.4分析结束后，排液，并加水清洗样品台，准备下一次分析。 4.5作平行试验，保存好结果，根据要求打印报告。 4.6退出程序，关电源，样品台里加满水，防止残余颗粒附着在镜片上。 5实验结果与讨论 5.1实验结果 由实验结果显示： 平均粒径：141.7μm
BeamGage光束质量分析仪使用说明
B e a m P r o fi l e 3.23.2 Introduction to Camera-Based Profilers Beam Attenuating Accessories A camera-based beam profiler system consists of a camera, profiler software and a beam attenuation accessory. Spiricon offers the broadest range of cameras in the market to cope with wavelengths from 13nm, extreme UV, to 3000 μm, in the long infrared. Both US B and FireWire interfaces are available for most wavelength ranges providing flexibility for either laptop or desktop computers. BeamGage?, the profiling software, comes in three versions: Standard, Professional and Enterprise. Each builds off of the next adding additional capability and flexibility needed for adapting to almost any configuration requirement. Spiricon also has the most extensive array of accessories for beam profiling. There are components for attenuating, filtering, beamsplitting, magnifying, reducing and wavelength conversion. There are components for wavelengths from the deep UV to CO2 wavelengths. Most of the components are modular so they can be mixed and matched with each other to solve almost any beam profiling requirement needed. Acquisition and Analysis Software The BeamGage software is written specifically for Microsoft Windows operating systems and takes full advantage of the ribbon-base, multi-window environment. The software performs rigorous data analyses on the same parameters, in accordance with the ISO standards, providing quantitative measurement of numerous beam spatial characteristics. Pass/Fail limit analysis for each of these parameters can be also applied. ISO Standard Beam Parameters ?Dslit, Denergy, D4σ ?Centroid and Peak location ?Major and Minor axes ?Ellipticity, Eccentricity ?Beam Rotation ?Gaussian Fit ?Flat-top analysis / Uniformity ?Divergence ?Pointing stability ?For data display and visualization, the user can arrange and size multiple windows as required. These may contain, for example, live video, 2D Topographic and 3D views, calculated beam parameters and summary statistics in tabular form with Pass/Fail limit analysis, and graphical strip chart time displays with summary statistics and overlays. Custom configured instrument screens with multiple views can be saved as configuration files for repeated use. Data can be exported to spreadsheets, math, process/ instrumentation and statistical analysis programs, and control programs by logging to files or COM ports, or by sharing using LabView or ActiveX Automation. Video Dual Aperture Profiles ?Beam Statistics ?3D Profile View ?2D Topographic View ?Time Statistics Charts ?Pointing / Targeting ?Hide measurements and features not in use for user simplicity ?Notes ? software Power Sensor: Optional adjustable ND filters
激光实验报告讲解
激光实验报告 He-Ne 激光器模式分析 一．实验目的与要求 目的：使学生了解激光器模式的形成及特点，加深对其物理概念的理解；通过测 试分析，掌握模式分析的基本方法。对本实验使用的重要分光仪器——共焦球面扫描干涉仪，了解其原理，性能，学会正确使用。 要求：用共焦球面扫描干涉仪测量He-Ne 激光器的相邻纵横模间隔，判别高阶 横模的阶次；观察激光器的频率漂移记跳模现象，了解其影响因素；观察激光器输出的横向光场分布花样，体会谐振腔的调整对它的影响。 二．实验原理 1.激光模式的一般分析 由光学谐振腔理论可以知道，稳定腔的输出频率特性为： L C V mnq η2= [1q (m 2n 1)+++π]cos -1[(1—1 R L )(1—2R L )]1/2 (17) 其中：L —谐振腔长度； R 1、R 2—两球面反射镜的曲率半径； q —纵横序数； m 、n —横模序数； η—腔内介质的折射率。 横模不同（m 、n 不同），对应不同的横向光场分布（垂直于光轴方向），即有不同的光斑花样。但对于复杂的横模，目测则很困难。精确的方法是借助于仪器测量，本实验就是利用共焦扫描干涉仪来分析激光器输出的横模结构。 由（17）式看出，对于同一纵模序数，不同横模之间的频差为： )(12' ':n m L C n m mn ??πηυ?+= cos -1[（1－1R L ）(1－2 R L )]1/2 （18） 其中：Δm=m －m ′；Δn=n －n ′。对于相同的横模，不同纵模间的频差为 q L C q q ?ηυ?2':= 其中：Δq=q －q ′，相邻两纵模的频差为
L C q ηυ?2= （19） 由（18）、（19）式看出，稳定球面腔有如图2—1的频谱。 （18）式除以（19）式得 cos )(1'':n m n m mn q ??πν??+=-1[(1－1R L )(1－2 R L )]1/2 （20） 设：q n m mn υ?υ??'':= ； S= π 1 cos -1[(1－)]1)(21R L R L -1/2 Δ表示不同的两横模（比如υ00与υ 10）之间的频差与相邻两纵模之间的频差之 比，于是（20）式可简写作： S n m ? = ?+?)( （21） 只要我们能测出Δ，并通过产品说明书了解到L 、R 1、R 2（这些数据生产厂家常给出），那么就可以由（21）式求出（Δm +Δn ）。如果我们选取m=n=0作为基准，那么便可以判断出横模序数m 、n 。例如，我们通过测量和计算求得（Δm +Δn ）=2，那么，激光器可能工作于υ00、υ10、υ01、υ11、υ20、υ02。 2. 共焦球面扫描干涉仪的基本工作原理 共焦球面扫描干涉仪由两块镀有高反射率的凹面镜构成，如图2—2。反射镜的曲率半径R 1=R 2=L 。 图 2-2
MATLAB用于激光光束质量分析
MAT LAB 用于激光光束质量分析 李 伦 巩马理 刘兴占 李振宇 王宇兴 (清华大学精密仪器系,北京,100084) 摘要:介绍了利用CCD 、计算机并基于MA TLAB 开发的激光光束质量分析的软件,详细地介 绍了该软件的组成、实现的基本功能及其特点。 关键词:激光质量分析参数 MA TLAB 图像处理 CCD A soft w are for laser beam analysis L i L un ,Gong M ali ,L i u Xi ngz han ,L i Zhenyu ,W ang Y uxi ng (Department of Precision Instruments ,Tsinghua University ,Beijing ,100084) Abstract:This paper describes a laser beam quality analyzer based on CCD ,computer and MA TLAB.The detailed composition ,basic function and characteristics of the software are presented. K ey w ords :laser beam quality MA TLAB image processing CCD 引 言 激光谐振腔输出光束的质量是决定激光实际性能的关键因素,同时也是设计激光器光束链和聚焦系统的重要参数。通过分析激光光束的光强分布,可获得评价激光光束质量的基本特征,如:峰值点位置,峰值点功率,M 2因子,从而为改进激光器设计,提高光束质量提供充足而可靠的理论依据。但是,目前对激光光束质量的分析方法主要采用专用仪器,配专用软件。这种成套设备虽然精度高,操作方便,但却存在相对成本较高,灵活性较差,功能不完备,不便于特殊的用户获取一些额外的信息等问题。自行开发激光光束质量分析的软件可降低成本,灵活地获取所需信息,但主要困难是对于矩阵的巨大计算量和三维图形的可视化。MA TLAB 是实现这两大功能最理想的软件,它自1984年问世以来,历经十几年的发展和竞争,现已成为国际公认的最优秀的高科技数值计算应用软件。结合该软件对矩阵的强大数值计算能力、计算结果可视化功能和友好的语言界面,针对激光光束分析的主要困难,我们开发了基于 Fig 11 System structure MA TLAB 的激光光束质量分析的软件。 1 软件的组成原理及功能 1.1 系统组成 系统由衰减系统、导轨、CCD 摄像头、 8 Lin J S ,Liang Ch H ,An Y Y et al .Chin Phys Lett ,1996;13:137 333 作者简介:吉选芒,男,1965年4月出生。工学硕士,副教授。研究光折变材料,效应和光电信息处理。 收稿日期:1999208230 收到修改稿日期:1999212224 第24卷 第6期 2000年12月激 光 技 术LASER TECHNOLO GY Vol.24,No.6December ,2000