激光光束分析实验报告讲解
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。
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InvestigationontheexperimentalmeasurementoflaserbeamqualityZhaoChangming(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。
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。
(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I960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、：■二因子和匸因子的倒数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。
工：因子的定义为：远场发散韬x实际光束束腰直径TT亠M2 = ------------------------------------- = —% 0远场发散角X理想高斯光東東腰直径曲其中乩良为实际光束束腰宽度，=为实际光束远场发散角。
采用矗肚因子时，作为光束质量比较标准的是理想高斯光束。
基模1模）高斯光束有最好的光束质量，其二二可以证明对于一般的激光光束有■•-上-。
--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住性於不变，马曲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二，束腰直径为洛「,远场发散角为二。
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$/严》。
光束传播方程的一级近似为：光束的•二因子为：4入匚其中n为传播介质折射率，緞为光束波长。
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二•-。
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二自变量。
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 。
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（） 。 ＋ ＝ √１
求解 光腰半 径 。
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个 按七 色彩 虹 颜色 排列 的光 亮度 对 比条 ，按照这
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—1R 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 ）(1－2R 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 LCq q ∆ηυ∆2':=其中：Δq=q －q ′，相邻两纵模的频差为LCq 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 )(1－2R L )]1/2（20）设：qn m mn υ∆υ∆∆'':=； S=π1cos -1[(1－)]1)(21R L R L -1/2Δ表示不同的两横模（比如υ00与υ10）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：Sn 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 ）。
大学激光探究实验报告
一、实验目的1. 了解激光的基本原理和特性。
2. 掌握激光器的基本结构和工作原理。
3. 学习激光在光学实验中的应用。
4. 培养学生动手能力和实验技能。
二、实验原理激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）是一种通过受激辐射实现的光放大现象。
在激光器中，通过光学谐振腔的作用，使得光在增益介质中反复通过，从而达到放大目的。
激光具有单色性好、方向性好、亮度高、相干性好等特点。
三、实验仪器与材料1. 激光器（He-Ne激光器）2. 光学谐振腔3. 光功率计4. 光束分裂器5. 光屏6. 光具座7. 精密刻度尺四、实验步骤1. 将激光器、光学谐振腔、光功率计、光束分裂器等设备安装好，并调整光具座，使光路畅通。
2. 将He-Ne激光器输出的光束通过光束分裂器分成两束，一束进入光学谐振腔，另一束作为参考光束。
3. 调整光学谐振腔，观察激光束的输出情况，并记录光束的功率。
4. 利用光屏观察激光束的横向光场分布花样，分析激光的横模结构。
5. 通过改变光学谐振腔的长度，观察激光的频率漂移和跳模现象，了解其影响因素。
6. 利用迈克尔逊干涉仪测量激光的波长，并与理论值进行比较。
五、实验结果与分析1. 实验过程中，成功观察到激光束的输出，光束功率稳定。
2. 通过光屏观察，发现激光束具有明显的横向光场分布花样，说明激光具有横模结构。
3. 当改变光学谐振腔的长度时，观察到激光的频率漂移和跳模现象，分析认为这是由于光学谐振腔的谐振频率与激光的频率不匹配导致的。
4. 利用迈克尔逊干涉仪测量激光的波长，得到测量值为632.8nm，与理论值632.8nm基本一致。
六、实验总结1. 本实验成功实现了对激光的基本原理和特性的探究，加深了对激光器结构和工作原理的理解。
2. 通过实验，掌握了激光在光学实验中的应用，提高了实验技能。
3. 在实验过程中，培养了团队协作精神和严谨的科学态度。
激光光束质量分析实验
激光光束质量分析实验1.1实验目的随着激光应用领域的不断拓展，激光的许多应用已经从最初的创新性工艺研究转变为标准的应用技术，由此相应带来激光参数的标准化问题。
在所有的激光参数中，激光束的光束质量处于相当特殊的地位。
一方面，几乎所有的实际应用都涉及光束参量，另一方面，对光束质量的定义又始终未统一标准。
1988年，A. E. Siegman 利用无量纲的量——光束质量M 2因子较科学合理地描述了激光束质量，并由国际标准组织采纳(ISO11146)。
M 2因子克服了常用的光束质量评价方法的局限，对激光光束的评价具有重要意义。
本实验通过对激光光束参数（束腰半径、远场分散角（半角））的实际测量而获得对光束质量（以M 2因子为评价指标）的感性和理性认识。
1.2 实验原理1.2.1 M 2因子简介M 2因子是与激光光束横向分布的模阶数相关的参数，其定义为2000M m mw w θθ=（1） 式中 w m0和w 0分别为被测实际光束和理想高斯光束的束腰宽度（半宽度，束宽按二阶矩定义），θm 和θ0分别为被测实际光束和理想高斯光束的远场发散角（半角）。
光束的束腰宽度和远场发散角的乘积也称光束参数乘积，所以 M 2因子的物理意义为实际的光束参数乘积与理想高斯光束的光束参数乘积之比。
对于理想高斯光束，容易得到00w λθπ=（2） λ为激光波长。
可以证明，束宽以二阶矩定义时，有2M 1≥（3）式中的等号只有对理想高斯光束成立，其他任意光束的M 2因子均大于1。
M 2因子越大，则在相同束腰宽度条件下远场发散角越大，光束质量也就越差。
M 2因子采用理想高斯光束作为参照比较标准，其值定量反映了被测光束的光束质量乘积偏离理想高斯光束的光束参数乘积的程度。
M 2因子不适合于评价高能激光的光束质量，高能激光的谐振腔一般是非稳腔，输出的激光光束不规则，将不存在“光腰”，而且，对于能量分布离散型的高能激光光束，由二阶矩定义计算得到的光斑半径和实际相差很远，得到的M 2因子误差将会很大。
激光及激光实验报告
一、实验目的1. 了解激光的基本原理和特性；2. 掌握激光实验的基本操作和技能；3. 分析激光在各个领域的应用。
二、实验原理激光（Laser）是一种通过受激辐射产生的高亮度、单色性好、方向性好、相干性好的光。
激光的产生基于以下原理：1. 激励：利用外部能源（如光泵、电流等）使工作物质中的粒子发生能级跃迁，产生粒子数反转；2. 谐振腔：由一对反射镜组成，将受激辐射产生的光在腔内反复反射，形成驻波；3. 增益介质：具有较高增益系数的物质，使光在谐振腔内不断增强；4. 输出：从谐振腔的一个端面输出激光。
三、实验仪器与材料1. 激光器：He-Ne激光器、半导体激光器等；2. 光学元件：反射镜、透镜、光栅、分束器等；3. 光功率计；4. 光谱仪；5. 光纤；6. 实验台。
四、实验内容1. 激光基本特性测试（1）激光束直径测量：利用光功率计测量激光束在不同距离处的光功率，根据激光束的光强分布公式计算出激光束的直径；（2）激光束发散角测量：利用激光束直径测量结果，结合激光束的光强分布公式，计算出激光束的发散角；（3）激光束单色性测试：利用光谱仪测试激光束的频率分布，计算激光束的线宽。
2. 激光在光学领域中的应用（1）光纤通信：利用激光作为光源，实现长距离、高速率的信号传输；（2）激光切割：利用激光的高能量密度，实现材料的高精度切割；（3）激光焊接：利用激光的高能量密度，实现材料的高精度焊接。
3. 激光在非光学领域中的应用（1）激光雷达：利用激光测距原理，实现远程测量；（2）激光医疗：利用激光的高能量密度，实现精准的手术操作；（3）激光显示：利用激光作为光源，实现高分辨率、高亮度的显示。
五、实验结果与分析1. 激光基本特性测试结果（1）激光束直径：根据实验数据，计算得出激光束直径约为1mm；（2）激光束发散角：根据实验数据，计算得出激光束发散角约为1mrad；（3）激光束单色性：根据光谱仪测试结果，计算得出激光束线宽约为0.1nm。
激光做的实验报告
激光做的实验报告引言激光（laser）是一种高度集中的、以光的形式输出的电磁辐射，具有高亮度、单色性和聚束性等特点。
激光在科学研究、医学、通信等领域有着广泛的应用。
为了深入理解激光的性质和特点，本实验利用激光进行了一系列实验。
实验目的1. 掌握激光的原理和基本性质；2. 了解激光的衰减特性和聚焦效应；3. 观察激光干涉和衍射现象。
实验器材1. 激光器2. 干涉仪3. 衍射装置4. 表面粗糙度测量仪实验步骤1. 实验一：激光的特性观察1. 打开激光器电源，调整合适的工作模式；2. 用屏障遮挡激光，观察激光的不可见性和直线传播特性；3. 用烟雾等物质使激光束可见，观察激光的亮度和聚束特性。
2. 实验二：激光光束的衰减特性1. 准备一段适量长的光学纤维；2. 分别将一端对准光源和光测器，记录光测器的光强；3. 逐渐往光源的方向增加一定长度的纤维，记录不同距离的光强；4. 利用实验数据，绘制光强与光传播距离的曲线。
3. 实验三：激光干涉和衍射现象1. 设置干涉仪的光路，调整合适的位置和角度；2. 观察干涉纹的产生和特点；3. 改变光源、干涉仪的角度或波长，观察干涉纹的变化；4. 放置衍射装置，观察衍射光的分布。
4. 实验四：表面粗糙度测量1. 准备一块具有不同表面粗糙度的材料；2. 利用衍射装置，观察和测量不同材料的衍射花样；3. 根据衍射花样的特点，计算材料的表面粗糙度。
实验结果与分析实验一：激光的特性观察通过实验，我们发现激光在无障碍物遮挡的情况下难以被肉眼察觉，只有透过烟雾等介质时，激光束才能清晰可见。
这表明激光束具有高度的单色性和方向性。
此外，我们还观察到激光的亮度在一定程度上随着聚束程度的增加而增强。
实验二：激光光束的衰减特性实验结果显示，随着光传播距离的增加，光强逐渐减小。
并且，通过光强与距离的关系曲线，我们可以计算出光在光学纤维中的衰减常数，从而评估纤维的质量和性能。
实验三：激光干涉和衍射现象我们观察到干涉纹的产生和特点。
激光的相关实验报告
一、实验目的1. 理解激光的基本原理，掌握激光器的结构和工作原理。
2. 学习使用激光器进行实验操作，观察激光的特性。
3. 掌握激光在光学实验中的应用，提高实验技能。
二、实验原理激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）是一种通过受激辐射放大光子的现象产生的特殊光源。
激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性等特点。
本实验主要研究激光的以下特性：1. 激光的光谱特性：观察激光的光谱线，分析激光的波长、线宽等参数。
2. 激光的方向性：观察激光束的传播路径，验证激光的高方向性。
3. 激光的相干性：观察激光干涉现象，验证激光的高相干性。
4. 激光的聚焦性：观察激光束聚焦后的光斑大小，验证激光的高聚焦性。
三、实验仪器与设备1. 激光器：He-Ne激光器、半导体激光器等。
2. 光具组：透镜、分光计、狭缝、光栅等。
3. 测量工具：钢板尺、光电计时器、频谱分析仪等。
四、实验步骤1. 激光器光谱特性实验：（1）将He-Ne激光器接入实验装置，调整激光器输出功率；（2）将激光束通过透镜聚焦，使光斑聚焦到光电计时器上；（3）调整分光计，使激光束入射到光栅上，观察光谱线；（4）记录光谱线位置、线宽等参数，分析激光的波长、线宽等特性。
2. 激光方向性实验：（1）将激光器输出激光束，调整激光束方向；（2）观察激光束在空气中传播的路径，验证激光的高方向性；（3）记录激光束传播路径，分析激光束的方向性。
3. 激光相干性实验：（1）将激光器输出激光束，调整激光束方向；（2）将激光束通过狭缝，形成激光干涉图样；（3）观察干涉条纹，验证激光的高相干性；（4）记录干涉条纹间距、条纹间距变化等参数，分析激光的相干性。
4. 激光聚焦性实验：（1）将激光器输出激光束，调整激光束方向；（2）将激光束通过透镜聚焦，观察聚焦后的光斑大小；（3）记录光斑大小、聚焦距离等参数，分析激光的高聚焦性。
激光光束分析实验报告讲解
激光光束分析实验报告讲解标题：激光光束分析实验报告摘要：本实验使用激光光束分析仪对激光光束进行分析。
通过调节仪器中的参数，可以测量光束的直径、散焦距离和光束质量因子等指标。
实验结果表明，光束的直径和散焦距离与物距和物像距之间呈线性关系，光束质量因子则与焦距成反比关系。
这些结果对于激光器的设计和优化具有重要意义。
关键词：激光光束分析仪；光束直径；散焦距离；光束质量因子；线性关系；反比关系1.引言激光技术在现代科学和工程领域中具有广泛的应用。
在许多应用中，对激光光束的直径、散焦距离及光束质量因子等指标的准确测量和分析非常重要。
激光光束分析仪是一种专门用于测量和盘点激光光束特性的仪器。
本实验旨在通过实际测量和分析，深入研究和了解激光光束的性质和特点。
2.实验原理3.实验步骤(1)将激光光束分析仪连接到激光器上，并调整仪器参数使光束与仪器对齐。
(2)移动测量位置，用纤维收集光束，并通过分析器测量光束直径。
(3)在同一测量位置上移动透镜，测量光束的散焦距离。
(4)根据测量数据计算光束质量因子。
4.实验结果与分析通过实验测量得到的数据可以得出以下结论：(1)光束的直径与物距和物像距之间呈线性关系。
即当物距和物像距增加时，光束的直径也随之增加，这符合光学基本原理。
(2)光束的散焦距离与物像距之间呈线性关系。
即当物像距增加时，散焦距离也随之增加。
这说明光束在传播过程中会发生散焦现象。
(3)光束的质量因子与焦距成反比关系。
即焦距越小，光束质量因子越大。
这对于激光器的设计和优化具有重要意义。
5.实验结论通过本实验的测量和分析，我们可以得出以下结论：(1)光束的直径和散焦距离与物距和物像距之间呈线性关系。
(2)光束的质量因子与焦距成反比关系。
这些结论对于激光器的设计和优化具有重要的意义，并且为激光技术在各个领域的应用提供了重要的参考。
激光演示实验报告
一、实验目的1. 了解激光的基本原理和特性；2. 掌握激光演示实验的基本操作步骤；3. 通过实验观察激光在不同介质中的传播、反射、折射等现象；4. 培养学生的实验操作能力和科学思维。
二、实验原理激光是一种高度相干、单色、方向性强的光。
激光的产生基于受激辐射原理，即当光子与物质相互作用时，会引发物质中电子的跃迁，产生新的光子，这些光子与入射光子具有相同的频率、相位和传播方向。
激光具有以下特性：1. 单色性：激光的频率非常集中，接近于某一特定波长；2. 相干性：激光的相位差很小，光波之间的干涉现象明显；3. 方向性：激光的传播方向几乎不变，发散角很小。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：激光演示器、光学平台、分光计、白屏、滤光片、透镜、光栅等；2. 实验材料：激光演示器电源、光学平台配件、实验指导书等。
四、实验步骤1. 激光演示器安装：将激光演示器放置在光学平台上，确保其稳定；2. 光路搭建：根据实验需求，搭建实验光路，包括激光器、分光计、透镜、光栅等；3. 激光束调节：调节激光演示器，使激光束垂直照射到白屏上；4. 实验观察与记录：（1）观察激光束的直线传播：调整激光演示器，使激光束垂直照射到白屏上，观察激光束在白屏上的光斑大小和形状，记录实验数据；（2）观察激光束的反射现象：将平面镜放置在激光束的传播路径上，观察激光束在平面镜上的反射现象，记录实验数据；（3）观察激光束的折射现象：将透镜放置在激光束的传播路径上，观察激光束在透镜上的折射现象，记录实验数据；（4）观察激光束的色散现象：将光栅放置在激光束的传播路径上，观察激光束在光栅上的色散现象，记录实验数据；（5）观察激光束的衍射现象：将狭缝放置在激光束的传播路径上，观察激光束在狭缝上的衍射现象，记录实验数据。
五、实验结果与分析1. 激光束的直线传播：在实验中，激光束在白屏上的光斑大小和形状基本保持不变，说明激光束具有良好的直线传播特性；2. 激光束的反射现象：在实验中，激光束在平面镜上的反射现象明显，说明激光束具有良好的反射特性；3. 激光束的折射现象：在实验中，激光束在透镜上的折射现象明显，说明激光束具有良好的折射特性；4. 激光束的色散现象：在实验中，激光束在光栅上的色散现象明显，说明激光束具有良好的色散特性；5. 激光束的衍射现象：在实验中，激光束在狭缝上的衍射现象明显，说明激光束具有良好的衍射特性。
激光实验报告
激光实验报告引言：激光（Laser）是一种通过受激辐射产生高强度、高相干性光的装置。
本实验旨在探究和验证激光的基本性质和原理，并通过一系列实验操作来加深对激光的认识。
一、实验目的本实验的目的是研究激光的特性和基本原理，包括激光光束特性的测量和激光散射实验的观察。
二、实验器材与方法1. 实验器材：（1）激光器：用于产生激光光束；（2）光栅：用于调整光束的方向和形态；（3）平面镜和凹透镜：用于调整光束的聚焦和展宽；（4）散射样品：如烟雾、颗粒等。
2. 实验方法：（1）激光器的启动与调整：按照激光器的使用说明书，启动激光器，并通过光栅、平面镜和凹透镜对激光进行调整，保证光束的聚焦和形态的合理；（2）测量激光光束直径：使用激光束直径测量仪，测量激光束的直径，记录实验数据；（3）测量激光功率：使用功率计，测量激光的输出功率，并记录实验数据；（4）激光散射实验：在实验环境中设置散射样品，在激光照射下观察和记录激光的散射情况。
三、实验结果与分析1. 激光光束直径测量结果：经过测量，得到的激光光束直径为X mm（±0.1 mm）。
通过测量结果可以发现激光光束直径与光束调整过程中的光学器件调整密切相关，合适的调整可以使光束直径趋于最小值。
2. 激光功率测量结果：经过测量，得到的激光功率为Y mW（±0.1 mW）。
激光功率的大小与激光器本身的性能有关，同时也受到激光光束调整的影响。
3. 激光散射实验结果：在激光照射下，散射样品（如烟雾）中的粒子发生散射现象，形成明显的光斑，光斑的亮度与激光功率和散射样品的性质有关。
通过观察和记录不同散射样品下激光散射情况的变化，我们可以得到不同材料在激光作用下的散射特性。
四、实验结论通过本实验我们对激光的特性和基本原理有了更深入的了解。
在实验过程中，我们成功调整了激光器的光束，测量了激光的光束直径和功率，并通过激光散射实验观察到了激光的散射现象。
实验结果表明，激光的光束直径和功率与光学器件的调整和激光器本身的性能有关。
激光光束分析实验报告
激光光束分析实验报告部门： xxx时间： xxx整理范文，仅供参考，可下载自行编辑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。
光束的形成实验报告
一、实验目的1. 理解激光的基本原理和特性。
2. 掌握激光束的形成过程及其相关参数的调节方法。
3. 学习使用光学元件构建光束路径，观察和分析光束的特性。
二、实验原理激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）是一种通过受激辐射放大的光。
其基本原理是：当处于激发态的原子或分子受到光子的激发时，会跃迁到更高能级，然后在回到低能级时释放出与入射光子相同频率、相位和方向的光子，从而形成激光。
本实验中，我们使用He-Ne激光器作为光源，通过调节透镜、滤光片等光学元件来形成不同特性的光束。
三、实验仪器与材料1. He-Ne激光器2. 透镜（焦距分别为10cm、20cm、30cm）3. 滤光片4. 光具座5. 光屏6. 测量工具（刻度尺、秒表等）四、实验步骤1. 将He-Ne激光器固定在光具座上，确保激光束的传播方向与光具座平行。
2. 将焦距为10cm的透镜放置在激光器前方，调整透镜与激光器的距离，使激光束经过透镜后形成平行光束。
3. 将光屏放置在透镜的远端，调整光屏与透镜的距离，观察光斑的大小和形状。
4. 改变透镜的焦距（20cm、30cm），重复步骤3，比较不同焦距下光斑的大小和形状。
5. 在激光束的传播路径中插入滤光片，观察光束颜色的变化。
6. 调整透镜与滤光片之间的距离，观察光斑的变化。
五、实验结果与分析1. 当焦距为10cm的透镜放置在激光器前方时，光束经过透镜后形成平行光束。
光屏上的光斑为圆形，且大小与透镜的焦距有关。
焦距越小，光斑越小；焦距越大，光斑越大。
2. 当改变透镜的焦距时，光屏上的光斑形状和大小均发生变化。
焦距越小，光斑越小，形状越接近圆形；焦距越大，光斑越大，形状越偏离圆形。
3. 当插入滤光片后，光束颜色发生变化。
不同颜色的光束在光屏上的光斑大小和形状基本相同。
4. 调整透镜与滤光片之间的距离，光屏上的光斑大小和形状基本不变。
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。
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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
中，得到方程组：
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。