激光光束分析实验报告
激光光束分析实验报告讲解
激光光束分析实验报告讲解一、引言激光技术作为一门先进的光学技术，在多个领域发挥了重要作用。
然而，激光光束的质量往往对于激光技术的应用起到至关重要的作用。
因此，分析和评估激光光束的质量是非常必要的。
本实验旨在通过激光光束分析仪对激光光束进行质量的分析和测量。
二、实验方法1.实验仪器及材料：本实验使用的主要仪器设备为激光光束分析仪，样品为激光发生器输出的光束。
2.实验步骤：（1）打开激光光束分析仪电源，进行预热，使其工作稳定；（2）将激光发生器的输出光束对准激光光束分析仪的输入接口；（3）通过调节仪器上的参数，如位置、角度等，使得光束在仪器内部的光学系统中传播；（4）观察并记录仪器显示屏上的结果，包括光斑直径、横向和纵向耦合效率等。
三、实验结果与分析本实验记录了多组光斑直径和横向耦合效率的数据，并进行了分析。
1.光斑直径光斑直径是评估激光光束空间质量的重要参数之一、通过激光光束分析仪测量得到的光斑直径数据如下表所示：实验次数，光斑直径（mm）---------，---------------1，2.032，2.113，2.054，2.085，2.01计算得到的平均光斑直径为2.05mm，标准差为0.039mm。
可以看出，激光光束的空间质量较好，并且稳定性较高。
2.横向耦合效率横向耦合效率是评估激光光束质量的又一个关键指标。
通过激光光束分析仪测量得到的横向耦合效率数据如下表所示：实验次数，横向耦合效率---------，--------------1，80%2，83%3，81%4，79%5，82%计算得到的平均横向耦合效率为81%，标准差为1.16%。
可以看出，激光光束的横向耦合效率较高，并且稳定性较好。
四、实验结论与讨论通过本次激光光束分析实验，得到了激光光束的光斑直径和横向耦合效率的数据，并进行了分析。
结果表明，激光光束的空间质量较好，并且横向耦合效率较高。
这对于激光技术的应用具有重要的意义。
然而，本实验数据的采集样本较小，为了更准确地评估激光光束的质量，可以增加样本数量，并进行更详细的数据分析。
高效的激光实验报告
高效的激光实验报告实验目的本次实验旨在验证激光光束的特性和研究激光与材料的相互作用过程，以增进对激光技术的理解。
通过本实验，我们希望了解激光在不同材料中的透过性、反射性和散射性，并研究激光对材料的加热效应。
实验器材- 激光器- 透镜组- 检测器- 不同材料的样品- 温度计- 实验数据记录器实验步骤1. 将激光器放置在合适的位置，并根据实验要求调整其功率和波长。
2. 使用透镜组对激光进行聚焦，使光束能够尽可能集中。
3. 使用检测器测量激光穿透不同材料样品的能力，并记录数据。
4. 将激光通过不同材料样品反射，并测量反射光的强度。
5. 在以上实验基础上，研究激光在不同材料中的散射情况，并记录数据。
6. 改变激光的功率，并测量不同功率下材料的加热情况。
7. 分别对不同材料的加热过程进行实验记录，并分析结果。
实验结果分析通过实验数据分析和对实验过程的观察，我们得出以下结论：1. 激光穿透能力：不同材料对激光的透过能力不同，一般来说，颜色较浅的材料对激光的透过性较好，而颜色较深的材料对激光的吸收较强。
2. 激光反射性：不同材料对激光的反射率也不同，光滑的表面会导致激光的反射率较高。
3. 激光散射性：激光在材料中的散射程度与材料的质地和表面粗糙度有关，表面光滑的材料会导致激光散射较小。
4. 激光加热效应：激光在材料中产生的加热效应与激光功率和时间有关，功率较高和照射时间较长会导致材料加热较多。
实验结论通过本次实验，我们验证了激光的透过能力、反射性、散射性和加热效应，并了解了激光与材料的相互作用过程。
这些实验结果对激光技术应用、材料加工和光学研究有一定的指导意义。
实验总结本次实验采用高效的实验流程和合适的实验装置，成功完成了对激光特性的研究。
实验过程中，我们注意了安全措施，并正确操作了实验器材。
在实验结果分析中，我们意识到实验数据的精确度和准确性对于结论的得出是至关重要的，因此，今后的实验中我们将进一步提高实验操作的准确性和数据记录的精确度。
实验报告——激光束光学特性的实验测量
实验报告一、实验题目：激光束光学特性的实验测量 二、实验内容及部分原理：测量激光束质量因子M2、光束束腰大小w0、位置z0和光束远场发散角 高斯光束在自由空间的传播满足方程（1）()1202202=-Zz wz w（1）方程（1）中， λπ2020w Z=称为瑞利尺寸或共焦参数。
沿光轴方向，任一位置z 处的光斑半径可由公式（2）描述()()2020202z z ww z w -⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=πλ （2）其中，w 0是光束的束腰半径，λ 为光波长，z 0 是束腰的位置。
激光束质量因子M 2作为评价参量， 其定义为远场发散角理想高斯光束腰束宽度远场发散角实际光束束腰宽度⨯⨯=2M（3）具体表示为 λθπ02W M=（4）其中，W 0是实际光束的束腰半径，θ 是其远场发散角。
因此，对于实际激光束，其光斑方程可以写为 ()()20204202z z WM W z W-⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=πλ （5）公式（4）和（5）可以取x 和y 方向分量表达形式。
λθπλθπyy yxx xW MW M002002,==（6）()()20204202x x x xx z z WM W z W -⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=πλ （7）()()20204202yy y yy z z WM W z W -⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=πλ （8）因此，依据公式（4）或（6），M 2的测量归结为光束束腰半径W 0和远场发散角θ 的测量确定。
为了在测量中确定光束的有效宽度W ，目前多采用光功率分布的二阶矩测量法。
()()()()z z W z z W yy xx σσ2,2== （9）其中，()()z z y xσσ和称为光功率函数的二阶矩，定义为()()()()⎰⎰⎰⎰⋅-=dxdyy x I dxdyy x I x x z g x,,22σ（10）()()()()⎰⎰⎰⎰⋅-=dxdy y x I dxdyy x I y y z gy,,22σ（11）由于实际测量是逐点进行的，因此，公式（10）和（11）可变换为离散形式()()()[]()∑∑⋅-=ii i ii i gixy x I y x I x xz ,,22σ（12）()()()[]()∑∑⋅-=jj jjj j gjyy xI y x I y yz ,,22σ（13）其中，y g 是光束横截面的重心。
激光光束特性研究实验
目录1 实验任务 (1)2 设计原理 (1)2.1 基本原理 (1)2.1.1 激光束的发散角θ (3)2.1.2 激光光束横向光场分布 (4)2.2 测量方案 (4)3 实验过程 (5)3.1 测量前的准备 (5)3.2 光强横向分布的测量 (6)w z及发散角θ的确定 (6)3.3 光斑半径()4 实验结果及结论 (6)4.1 实验数据记录 (6)4.2 实验结果分析 (6)5 心得体会 (7)6 参考文献 (8)附录1：实验原始数据记录 (8)附录2：实验过程记录图 (9)附录3：实验仪器清单 (10)激光光束特性研究实验1实验任务利用氦氖激光器作为输出光源，通过测量其激光光束的发散角、光斑尺寸以及激光的光强来研究激光光束的特性。
2设计原理2.1基本原理普通光源的发光是由于物质在受到外界能量作用，物质的原子吸收能量跃迁到某高能级(2E )，原子处于此高能级的寿命约为891010s -- ，即处于高能级的原子很快自发地向低能级(1E )跃迁，产生光电磁辐射，辐射光子能量为21h E E ν=- （1）这种辐射为自发辐射，此辐射过程是随机的，即各发光原子的发光过程各自独立，互不关联。
各原子发出的光子位相、偏振态和传播方向也各不相同。
另一方面由于原子能级有一定宽度，所发出的光的频率也不是单一的。
根据波耳兹曼分布规律，在通常热平衡条件下，处于高能级的原子数密度远低于处于低能级的原子数密度。
因此普通光源所辐射出的光的能量是不强的。
由量子理论可知，物质原子的一个能级对应其电子的一个能量状态。
描写原子中电子运动状态，除能量外，还有轨道角动量L 和自旋角动量s ，它们都是量子化的。
电子从高能级态向低能级态跃迁只能发生在1L =±的两个状态之间，这是选择原则。
若选择原则不满足，则跃迁的几率很小，甚至接近零。
在原子中可能存在这样一些能级，一旦电子被激发到这一能级上，由于不满足跃迁的选择规则，可使它在这种能级上的寿命很长，不易发生自发跃迁，这种能级称为亚稳态能级。
激光医学实验报告
一、实验名称激光医学实验二、实验目的1. 了解激光在医学领域的应用。
2. 掌握激光医学实验的基本操作方法。
3. 分析激光对生物组织的影响。
三、实验原理激光是一种高度集中的光束，具有单色性、方向性好、亮度高、相干性强等特点。
在医学领域，激光广泛应用于切割、凝固、烧灼、消毒、美容等方面。
四、主要仪器与试剂1. 激光治疗仪2. 光功率计3. 生物组织样品4. 显微镜5. 激光切割刀片6. 激光凝固器7. 激光烧灼器8. 生理盐水9. 纱布五、实验步骤1. 激光切割实验（1）将生物组织样品固定在载玻片上，置于显微镜下观察。
（2）打开激光治疗仪，调整激光功率至合适值。
（3）将激光切割刀片放置在生物组织样品上，启动激光切割功能。
（4）观察激光切割过程中的生物组织变化，记录实验数据。
（5）用显微镜观察切割后的生物组织，分析激光切割效果。
2. 激光凝固实验（1）将生物组织样品固定在载玻片上，置于显微镜下观察。
（2）打开激光凝固器，调整激光功率至合适值。
（3）将激光凝固器放置在生物组织样品上，启动激光凝固功能。
（4）观察激光凝固过程中的生物组织变化，记录实验数据。
（5）用显微镜观察凝固后的生物组织，分析激光凝固效果。
3. 激光烧灼实验（1）将生物组织样品固定在载玻片上，置于显微镜下观察。
（2）打开激光烧灼器，调整激光功率至合适值。
（3）将激光烧灼器放置在生物组织样品上，启动激光烧灼功能。
（4）观察激光烧灼过程中的生物组织变化，记录实验数据。
（5）用显微镜观察烧灼后的生物组织，分析激光烧灼效果。
六、实验结果与分析1. 激光切割实验实验结果显示，激光切割后的生物组织边缘整齐，切割深度适中，无明显损伤。
激光切割过程中，生物组织样品出现收缩、炭化等现象。
2. 激光凝固实验实验结果显示，激光凝固后的生物组织呈现凝固状态，凝固区域界限清晰，无明显损伤。
激光凝固过程中，生物组织样品出现收缩、炭化等现象。
3. 激光烧灼实验实验结果显示，激光烧灼后的生物组织呈现烧灼状态，烧灼区域界限清晰，无明显损伤。
激光光束质量分析与参数测量实验
维普资讯
第５ 卷
第３ 期
Ｅｐｒ ｅｔ ｃ ｎｅ ｅｈｏ ｇ ｘｅ ｍ ｎ Ｓｉ ｃ ＆Ｔｃｎｌ ｙ ｉ ｅ ｏ
・ ５・ ２
种 系统 误差 口 。这个 系统 中对 数据 处理 系 统 的要 ｊ
随机因素都将包含于一张看似较 暗的图像之 中。在 后期软件进行数据处理时 ，采用二次测量 相减法 ，
通过程序把背景信号从激光光斑 图像中减去 ，以此
减 小背 景信 号 的影 响。
３２ 数 据计 算处 理结 果 ．
最大功率密度 的 １ｅ ／ 处的宽度定义束宽。激光发
散 角 的测 量一 般不 在 近场进 行 ，因为任何 光强 模式 的角度 分 辨率 随着 发散 距离 的增 加而 增加 ，近 场 的 测 量不 准 确 。 因而 ，我们所 指 的发散 角也 应该 是指 远 场条 件 下测 量 的 ，远场 图样 能确切 地表 达激 光束
３ 实验激光光束 光腰 半径的确定
３ １ 数 据 处理 方 法 ．
激 光 器输 出激 光光 束通 过滤 光片 和衰 减片 ，之
光。每次进行测的情况下进行测量。这样
Ｃ Ｄ的暗 电 流 以及 尚 未 完 全 排 除 的背 景 杂 散 光 等 Ｃ
比较大 。
将 ＝Ｔ 。Ａ代人式（ ） １２ ／ １ ，并变形解出 。
：
Ａ＼ ０ 卜 ｌ ｆ９ 『 ／ ＼
．
ｏ ，
（ ２ ）
对 于 ２个 不 同位置 Ｚ Ｚ，有 ： １
Ｉｌ－ｚ １ ｚ ２ ＝ 一
√ 】㈩ ㈡一
］ ） （ ｇ。 ４ （ ）
一
（） 。 ＋ ＝ √１
求解 光腰半 径 。
（） １
个 按七 色彩 虹 颜色 排列 的光 亮度 对 比条 ，按照这
激光原理实验报告小结
激光原理实验报告小结引言激光是一种高度集中的、有序且单色性强的光源。
在现代科技中，激光已经被广泛应用于医学、通信、工业等领域。
激光的产生原理十分复杂，通过实验，我们深入了解了激光的原理和特性，为今后的学习和研究奠定了基础。
实验目的1. 了解激光的基本原理；2. 学习使用激光器，观察激光光束特性；3. 通过实验掌握调谐激光器的原理和方法。
实验内容本次实验主要包括以下几个部分：1. 激光器的组成和工作原理；2. 观察和测量激光束特性；3. 调谐激光器的原理和实现。
实验步骤和结果1. 激光器的组成和工作原理我们首先学习了激光器的基本组成和工作原理。
激光器由三个主要部分组成：激发器、增益介质和反射体。
我们通过实验装置搭建了一个简单的激光器模型。
2 准直和调节激光束我们使用准直器对激光光束进行准直，然后使用透镜调节激光束的直径和聚焦效果。
通过实验观察到，准直和调节可以使激光束变得更加集中和稳定。
3. 调谐激光器的原理和实现我们使用光栅装置对激光器进行调谐，实验结果显示，通过调整光栅的角度和位置，可以使得激光的频率发生变化。
这一实验结果验证了调谐激光器的原理和实现。
结论通过本次实验，我们对激光的原理和特性有了更深入的了解。
我们学习了激光器的基本结构和工作原理，掌握了调谐激光器的方法和原理。
实验结果也验证了激光束的准直和调节技术的有效性。
激光具有单色性强、相干性好、能量密度高、方向性强等特点，因此在科学和工程领域具有重要的应用前景。
通过学习和掌握激光的原理和技术，我们将能够更好地应用激光技术，推动科学和工程的发展。
展望虽然本次实验使我们对激光原理有了初步的认识，但我们仍然远没有掌握激光技术的全部。
未来，我们将进一步学习激光的高级原理和应用，如激光原理的量子理论、激光在医学中的应用等。
我们还将继续进行更多的实验和研究，以深入了解激光技术，在科学和工程领域发挥更大的作用。
参考文献[1] 激光原理与技术，北京大学出版社，2008年。
激光原理及应用实验报告（有详细答案）
激光原理及应用实验报告（有详细答案）实验一测定空气折射率一、实验目的1、熟练掌握迈克尔逊干涉光路的调节方法；2、学会调出非定域干涉条纹，并测量常温下空气的折射率。
二、实验原理本实验室建立在迈克尔逊干涉光路的基础上来做的。
激光束经短焦距凸透镜会聚后可得到点光源S，它发出球面波照射干涉仪，经G1分束，及M1、M2反射后射向屏H的光可以看成由虚光源S1、S2发出的。
其中S1为点光源S经G1及M1反射后成的像，S2为点光源S 经M2及G1反射后成的像。
这两个虚光源S1、S2发出的球面波，在它们能相遇的空间里处处相干，即各处都能产生干涉条纹。
我们称这种干涉为非定域干涉。
随着S1、S2与屏H的相对位置不同，干涉条纹的形状也不同。
当屏H与S1、S2连线垂直时（此时M1、M2大体平行），得到园条纹，圆心在S1、S2连线与屏H的交点O处。
当屏H与S1、S2连线垂直平分线垂直时（此时M1、M2于H的距离大体相等），将得到直线条纹。
图1 实验装置三、实验方法和步骤1、测空气的折射率调出非定域条纹干涉后，改变气室AR的气压变化错误！未找到引用源。
，从而使气体折射率改变错误！未找到引用源。
，引起干涉条纹“吞”或“吐”N条。
则有错误！未找到引用源。
，于是得错误！未找到引用源。
（1）其中D为气室烦人厚度。
理论上，温度一定，气压不太大时，气体折射率的变化量错误！未找到引用源。
与气压变化量错误！未找到引用源。
成正比：错误！未找到引用源。
（常数）故错误！未找到引用源。
p，将式（1）代入可得错误！未找到引用源。
2、实验步骤1）将各器件夹好，靠拢，调等高。
2）调激光光束平行于台面，按图所示，组成迈克耳孙干涉光路（暂不用扩束器）。
3）调节反射镜M1和M2的倾角，直到屏上两组最强的光点重合。
4）加入扩束器，经过微调，使屏上出现一系列干涉圆环。
5）紧握橡胶球反复向气室充气，至血压表满量程（40kPa）为止，记为△p。
6）缓慢松开气阀放气，同时默数干涉环变化数N，至表针回零。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
b5E2RGbCAP
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。
p1EanqFDPw
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。
DXDiTa9E3d
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：RTCrpUDGiT
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：5PCzVD7HxA
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中，得到方程组：jLBHrnAILg
由该方程组可以求出束腰直径与远场发散角。
在光束波长已知的情况下，就能求出因子。
本实验还要求测量高斯光束的瑞利距离和焦深。
轴上光强降为束腰光强一半的位置称为瑞利距离，轴上光束直径增加为束腰直径
的倍的位置称为焦深。
瑞利距离和焦深都能通过CCD容易地测得。
xHAQX74J0X
实验内容
利用型激光光束分析仪分析半导体激光器的激光束，测
量束腰直径、远场发散角、因子、瑞利距离、焦深等数据。
LDAYtRyKfE
实验所用仪器：激光光束分析仪
实验步骤：
1.按照光束取样光路调节好激光光路。
2.利用相机接收激光束，由图像采集卡传送给计算机处理，软件实时显示激光光斑的二维/三维光强分布图。
Zzz6ZB2Ltk
3.通过测量不同轴向位置光斑，计算模拟出激光束的光束发散角等参数。
实验结果
本实验我们测得一组图像，衰减片选择分别为：
应该指出，实际的光束是圆对称的，由于软件的问题，光束显
示成了椭圆形。
型激光光束分析仪的光路比较复杂，给我们测量相关数据造成了很大困难。
为了减弱半导体激光器光束光强，该分析仪采用一楔形石英分束镜将激光束分成几束，接收其中的第一级光束。
由上面关于几何光学拉格朗日不变量的讨论，由于光学级石英对被测光束的吸收小、热胀系数小，在较强激光照射下对被测光束功率、能量分布的畸变也极小，所以分束镜不影响因子的测量，但是我们不清楚分束镜是否也不影响其它有关参量的测量。
由于采用了这一光路而非是在传统的光具座上进行实验，而我们没带直尺，因此无法测量值，即面与束腰面之间的距离。
另外软件自身并没有对能量密度函数进行分析的功能，因此我们也无法算出光
束直径和测量瑞利距离、焦深。
如果用软件编程的话，可以解决这些问题，但鉴于实验时间与实验定位，我们也无法完成这些工作。
我们只能对所得的几张图像进行分析。
dvzfvkwMI1
观察成像的激光光束的光斑，可以发现它是一个近似圆形的光斑，同时也可以看到其光强分布也确实是由中心开始向周围逐渐变弱，大概满足高斯函数。
但是我们同时也看到在光斑上仍然有较大的噪声，背景也过“亮”。
使用软件的功能可以消除上的直流背景噪声，但我们使用该功能后没有发现图像有明显改善。
rqyn14ZNXI
经过软件处理后绘制出的光束光强在、轴上的光强分布曲线和拟合的高斯函数也吻合得较好，但是存在震荡。
这可能是由于固有的背景噪声或是外部干扰引起的。
EmxvxOtOco
我们认为，本实验的误差主要来自以下几个方面。
(1>固有的背景噪声太大。
过大的背景噪声将会影响对能量密
度函数进行全平面积分的结果。
(2> 分辨率较小，影响了精确度。
(3>在暗箱内仍然存在噪声，因此我们推测对可见光波段
以外的光也有反应，于是造成了误差。
(4>光路调节时，不可能与激光光轴绝对垂直，造成光斑直径
测量不准确。
综上，我们建议将该实验改为在光具座上进行，这样对各数据的测量都会容易很多。
至于光束强度过大的问题，可以多用几个衰减片来解决。
另外软件的功能也有待改进。
SixE2yXPq5
申明：
所有资料为本人收集整理，仅限个人学习使用，勿做商业用途。