HeNe激光器高斯光束腰斑测量
实验目
1加深高斯光束物理图理解
2加强高斯光束传播特性解
3掌握CCD法刀口法测量高斯光束光斑
4解掌握远场发散角定量测量方法
二实验设备
HeNe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采集卡计算机等
三实验原理
（）CCD测量法
实验系统结构右图示：
实验中光具座导轨CCD相机着激光传播方均匀移动实时记录CCD相机光具座标尺位置应面光斑尺寸
光斑半径ω(z)定义光束传播方z处横截面圆形光斑半径表示
（1）
利公式（1） （2）
两位置 （3）
： （4）
（精度更高求适增加数位数）判选择适步长逐步减测量光斑半径次减光斑半径值测量意两刻度处光斑半径叠带入式（4）运光腰判进行光腰半径求解时利求解出远场发散角
（二） 刀口测量法
1实验装置图示
2实验原理：
相CCD法刀口法适高功率激光质量分析理根光腰定义（强度）量降中心光斑量865测量刀口方（Y轴）积分范围扩光束腰界定般量降954准高斯激光束束腰处横截面强度分布表示：
（5）
式中激光总功率强度定义腰斑半径
高斯光束场局域范围图示Y方应延伸穷远区域光强弱
半径范围光强占总光强百分： 半径范围光强量占总光强量86466果刀口测量时实际范围
见实际测量时测出光强总光强量值9544原值
四实验容
（1）刀口法确定高斯光束束腰位置应光斑半径计算远场发散角
（2）CCD法观察高斯光束图样
五实验步骤
（）刀口测量法
1 刀口未切割光束情况调整激光光具座方位置
2 光束准功率计调整根功率计读数值确定光功率计处佳接收状态
3 激光光功率计间 放微型孔（针孔挡片）挡片光束传播方回移动通光功率计读数找值处该处光束束腰位置（测量时该处刀口位置）固定光功率计
4 取走挡片记录功率计读数激光光束总功率
5 刀口代挡片旋动刀口测微螺母刀口切割光束直光功率计读数记录该处测微螺母读数继续选装测微螺母处记录该处读数出（高斯激光束束腰该处直径）
6 移动刀口位置记位置应束腰直径ΔX
数记录整理实验仪器惊醒数分析处理
（二）CCD测量法
1 调节激光器准直（屏调端远屏调远端原）
白屏（带孔）固定光具座接激光器侧调节白屏高度激光器光束出口端（简称端）三颗面调节螺母光束穿孔远离激光器方移动白屏光束偏离孔调节激光器端三颗面调节螺母直光束遮挡穿孔进步移动白屏白屏处光具座半长度外换作调整激光器外端（远端）三颗面调节螺母光束穿孔反复调节螺母直达激光器准直
2 调整CCD相机观察高斯光束截面图形
取走白屏CCD相机前端放滤光片衰减片调整CCD相机支架高度确保光束集中入射CCD相机感光元件CCD相机移动激光器端开电脑中数采集软件光束分析仪实时观察电脑屏幕图形根高斯光束特征细致调节CCD相机高度方位远移动CCD相机观察图变化
3记录高斯光束截面图形
六实验数处理分析
1数记录
2实验数拟合（Origin软件 ）选拟合函数：
拟合参数结果：
a 281958E5 15286E5
b 000226 39937E4
c 023487 000215
3 求束腰半径
拟合函数值：0189时应抛物线称轴4209
束腰：
0378
4远场发散角
抛物线没渐线抛物线二次项系数情况假定：作条点直线抛物线相切该直线斜率二倍远场发散角该直线方程
联立方程：
令：
（舍）
求远场发散角：
七注意事项：
1调节激光程中肉眼直接准激光防止损伤眼睛
2光学元件时候手直接触摸防止污染光学表面
3调节激光准直时定细心耐心步步调节激光准直整实验调节观察测量显非常重
4测量时刀口前进方求垂直光轴注意握记录数技巧
5光功率计求量刀口否刀口光束衍射会功率计接受全部光束量
6实验时提高实验精度应进行次测量便减误差
八：实验体会
实验原理难理解通利相关软件仪器实验步骤较简单测量需测量量数导致实验需足够耐性完成试验期数处理需定软件基础学帮助完成数拟合
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实验目
1加深高斯光束物理图理解
2加强高斯光束传播特性解
3掌握CCD法刀口法测量高斯光束光斑
4解掌握远场发散角定量测量方法
二实验设备
HeNe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采集卡计算机等
三实验原理
（）CCD测量法
实验系统结构右图示：
实验中光具座导轨CCD相机着激光传播方均匀移动实时记录CCD相机光具座标尺位置应面光斑尺寸
光斑半径ω(z)定义光束传播方z处横截面圆形光斑半径表示
（1）
利公式（1） （2）
两位置 （3）
： （4）
（精度更高求适增加数位数）判选择适步长逐步减测量光斑半径次减光斑半径值测量意两刻度处光斑半径叠带入式（4）运光腰判进行光腰半径求解时利求解出远场发散角
（二） 刀口测量法
1实验装置图示
2实验原理：
相CCD法刀口法适高功率激光质量分析理根光腰定义（强度）量降中心光斑量865测量刀口方（Y轴）积分范围扩光束腰界定般量降954准高斯激光束束腰处横截面强度分布表示：
（5）
式中激光总功率强度定义腰斑半径
高斯光束场局域范围图示Y方应延伸穷远区域光强弱
半径范围光强占总光强百分： 半径范围光强量占总光强量86466果刀口测量时实际范围
见实际测量时测出光强总光强量值9544原值
四实验容
（1）刀口法确定高斯光束束腰位置应光斑半径计算远场发散角
（2）CCD法观察高斯光束图样
五实验步骤
（）刀口测量法
1 刀口未切割光束情况调整激光光具座方位置
2 光束准功率计调整根功率计读数值确定光功率计处佳接收状态
3 激光光功率计间 放微型孔（针孔挡片）挡片光束传播方回移动通光功率计读数找值处该处光束束腰位置（测量时该处刀口位置）固定光功率计
4 取走挡片记录功率计读数激光光束总功率
5 刀口代挡片旋动刀口测微螺母刀口切割光束直光功率计读数记录该处测微螺母读数继续选装测微螺母处记录该处读数出（高斯激光束束腰该处直径）
6 移动刀口位置记位置应束腰直径ΔX
数记录整理实验仪器惊醒数分析处理
（二）CCD测量法
1 调节激光器准直（屏调端远屏调远端原）
白屏（带孔）固定光具座接激光器侧调节白屏高度激光器光束出口端（简称端）三颗面调节螺母光束穿孔远离激光器方移动白屏光束偏离孔调节激光器端三颗面调节螺母直光束遮挡穿孔进步移动白屏白屏处光具座半长度外换作调整激光器外端（远端）三颗面调节螺母光束穿孔反复调节螺母直达激光器准直
2 调整CCD相机观察高斯光束截面图形
取走白屏CCD相机前端放滤光片衰减片调整CCD相机支架高度确保光束集中入射CCD相机感光元件CCD相机移动激光器端开电脑中数采集软件光束分析仪实时观察电脑屏幕图形根高斯光束特征细致调节CCD相机高度方位远移动CCD相机观察图变化
3记录高斯光束截面图形
六实验数处理分析
1数记录
2实验数拟合（Origin软件 ）选拟合函数：
拟合参数结果：
a 281958E5 15286E5
b 000226 39937E4
c 023487 000215
3 求束腰半径
拟合函数值：0189时应抛物线称轴4209
束腰：
0378
4远场发散角
抛物线没渐线抛物线二次项系数情况假定：作条点直线抛物线相切该直线斜率二倍远场发散角该直线方程
联立方程：
令：
（舍）
求远场发散角：
七注意事项：
1调节激光程中肉眼直接准激光防止损伤眼睛
2光学元件时候手直接触摸防止污染光学表面
3调节激光准直时定细心耐心步步调节激光准直整实验调节观察测量显非常重
4测量时刀口前进方求垂直光轴注意握记录数技巧
5光功率计求量刀口否刀口光束衍射会功率计接受全部光束量
6实验时提高实验精度应进行次测量便减误差
八：实验体会
实验原理难理解通利相关软件仪器实验步骤较简单测量需测量量数导致实验需足够耐性完成试验期数处理需定软件基础学帮助完成数拟合
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