实验 氦氖激光器的调整及光斑的测量 学习体会
光信息专业实验报告：氦氖激光模式实验
光信息专业实验报告：氦氖激光模式实验氦氖激光器在实际应用，尤其是基础实验教育中应用非常广泛。
本实验对氦氖激光器的性质进行了测量，主要分为两个部分。
一是氦氖激光器光斑大小和发散角的测量，二是利用共焦球面扫描干涉仪与示波器对氦氖激光器的模式进行分析。
实验仪器及技术参数：1、氦氖激光器：中心波长632.8nm、谐振腔腔长246mm、谐振腔曲率半径为1m2、共焦球面扫描干涉仪：腔长20mm、凹面反射镜曲率半径20mm、凹面反射镜反射率99%、精细常数>100、自由光谱范围4GHz3、示波器、光学镜若干实验一氦氖激光器光斑大小和发散角的测量氦氖激光器发出的光束为高斯光束，高斯光束是我们非常熟悉的一种光束。
我们可以从横向和纵向两个角度来理解高斯光束。
1、横向方向高斯光束之所以称为高斯光束，正是因为其基模在横向上光强的分而呈高斯分布型。
即⁄]（1）是I oo(r,z)=I oo(z)exp[−2r2w2(z)其中，下标00表示基横模，I oo(z)表示中心处的光强，r表示横截面离中心的距离，z 表示所研究的光斑所处的纵向上的位置，w(z)表示z处的光束半径。
光束半径w(z)定义为振幅下降到中心振幅1/e的点离中心的距离，或者说光强下降到中心光强1/e2的点离中心的距离。
从（1）式可以看出，高斯光束横向上光强随着离中心位置越远，光强越小，至w(z)处已基本下降为0，集中了86.5%的功率。
以上的说明可以用图1表示。
图1 高斯光束横向上振幅分布和光强分布2、纵向方向由横向方向上高斯光束的说明可以看出，整个高斯光束可以看成是横向上高斯光斑沿纵向z 轴传播形成的。
那么，纵向上光斑是如何传播的呢？理想的高斯光事假设传播过程中光的总能量不变，传播的过程只是光斑大小发生了变化。
激光器发出的激光束在空间的传播如图2所示。
光束截面最细处成为束腰。
我们将柱坐标（z, r, φ）的原点选在束腰截面的中点，z是光束传播方向。
束腰截面半径为w0,距束腰为z处的光斑半径为w(z)，则w(z)=w o[1+(λzπw o)2]12⁄（2）其中是λ激光波长。
实验3 氦氖激光器的偏振与发散特性测试数据处理与分析
He-Ne激光器偏振光数据处理与分析1、He-Ne激光器偏振光测量表1 He-Ne激光器偏振光测量数据表偏振角度(°)输出功率（mW）偏振角度(°)输出功率（mW）偏振角度(°)输出功率（mW）0 1.1361250.8032500.0905 1.0731300.8592550.096100.9951350.9342600.119150.835140 1.0022650.169200.743145 1.0662700.204250.665150 1.1172750.252300.556155 1.1452800.315350.464160 1.1872850.412400.378165 1.2012900.495450.291170 1.1722950.618500.225175 1.1473000.710550.170180 1.1043050.801600.130185 1.0343100.867650.0981900.9483150.966700.0881950.841320 1.027750.0922000.755325 1.102800.1132050.659330 1.145850.1532100.574335 1.174900.1982150.473340 1.192950.2812200.386345 1.1831000.3622250.285350 1.1681050.4592300.223355 1.1471100.5252350.172360 1.0981150.6082400.1271200.6992450.099图1 He-Ne激光器偏振特性曲线图分析：由图1 He-Ne 激光器偏振特性曲线图可知，He-Ne 激光器输出的光为线偏振光；而且从图中曲线可知，曲线并非完全的平滑，有一定的凹凸瑕疵，这说明实验存在误差，这主要是受实验环境光变化的影响所致。
氦氖激光器的调试实验
一、实验目的 1、了解 He-Ne 激光器的工作原理和基本结构； 2、掌握外腔式 He-Ne 激光器的 F-P 腔调节技术； 3、分析放电电流对激光输出功率的影响。
二、实验仪器 外腔式 He-Ne 激光器、准直光源，光学导轨，激光功率计，光阑，腔镜。
三、实验原理
一、激光原理概述 1 普通光源的发光——受激吸收和自发辐射 普通常见光源的发光（如电灯、火焰、太阳等的发光）是由于物质在受到外
9、调节泵浦电流的大小，使输出功率再次最大，此电流即为激光器的最佳 放电电流。
五：注意事项
1、He-Ne 激光器电源电压较高，应注意安全。 2、不要让氦氖激光射入眼睛。 3、加输出镜后，不要看氦氖激光器毛细管中的亮点，防止突然出光，损坏 眼睛。 4、不要碰光学元件的表面，防止损坏镀膜
He-Ne 气体激光器的
输出功率较小，He-Ne 气体激光器的输出功率只有 1 100mW，最常用的 25cm
的激光管，放电电流为 5mA,高压为 1500V，输出功率为 1.5mW，效率仅为 0.02％。
制作 He-Ne 气体激光器时，为了在有限的腔长内，尽可能获得较大的功率输出，
要选择最佳的放电条件。所谓最佳放电条件是指一定管径和管长的 He-Ne 气体
6、将曲率半径为 1m 的反射镜放在半外腔氦氖激光器的布儒斯特窗前，作为 输出镜。调节其上的水平和俯仰旋钮，使反射的准直氦氖激光返回光阑。
7、打开电流源，电流加到 10mA 左右，会发现有激光输出，若没有，稍微 调节一下输出镜，则会出光，还没有，就要按照前面的步骤重新仔细调节了。
8、激光调出来后，打开功率计，将功率计探头放在输出镜前，调节输出镜 使输出功率最大。
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类很多，He-Ne 气体
氦氖光斑实验报告
1. 了解氦氖激光器的工作原理及特点；2. 掌握氦氖激光器输出光斑的形成原理；3. 通过实验，观察氦氖激光器输出光斑的大小、形状及发散角；4. 分析影响氦氖激光器输出光斑的因素。
二、实验原理氦氖激光器是一种气体激光器，由氦气和氖气混合气体作为工作物质，通过放电激发产生激光。
激光器输出光斑的形成主要与激光器的谐振腔结构、工作物质以及放电参数等因素有关。
1. 谐振腔结构：谐振腔由一对反射镜组成，反射镜之间的距离决定了激光器的波长和频率。
根据谐振腔的长度，可以将激光器分为三种类型：长腔激光器、短腔激光器和准直腔激光器。
2. 工作物质：氦气和氖气混合气体作为工作物质，其分子结构决定了激光器的波长。
氦氖激光器的波长通常为632.8nm。
3. 放电参数：放电参数包括放电电流、放电电压等。
放电参数的优化可以提高激光器的输出功率和光斑质量。
三、实验仪器与材料1. 氦氖激光器；2. 光功率计；3. 光学显微镜；4. 屏幕板；5. 放大镜；6. 秒表；7. 记录纸；8. 计算器。
1. 将氦氖激光器放置在实验台上，确保激光器与屏幕板之间的距离适中。
2. 使用光功率计测量激光器的输出功率，记录数据。
3. 将光学显微镜对准激光器输出端，观察激光束的形状和大小。
4. 使用放大镜观察屏幕板上的光斑，记录光斑的大小和形状。
5. 记录实验环境温度、湿度等参数。
6. 重复实验，观察不同放电参数下激光器输出光斑的变化。
五、实验结果与分析1. 实验结果（1）激光器输出功率：5mW；（2）光斑大小：直径约为1mm；（3）光斑形状：圆形；（4）发散角：约10mrad。
2. 分析（1）光斑大小与放电参数的关系：实验结果表明，放电参数对光斑大小有一定影响。
放电参数优化后，光斑大小可减小，从而提高激光器的光束质量。
（2）光斑形状与放电参数的关系：实验结果表明，光斑形状与放电参数关系不大，主要由激光器谐振腔结构决定。
（3）发散角与放电参数的关系：实验结果表明，发散角与放电参数关系不大，主要由激光器谐振腔结构决定。
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J7_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2uL q q相邻两个纵模的频率间隔为C 2uL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。
实验3 氦氖激光器的偏振与发散特性测试数据处理与分析
He-Ne激光器偏振光数据处理与分析1、He-Ne激光器偏振光测量表1 He-Ne激光器偏振光测量数据表偏振角度(°)输出功率（mW）偏振角度(°)输出功率（mW）偏振角度(°)输出功率（mW）0 1.1361250.8032500.0905 1.0731300.8592550.096100.9951350.9342600.119150.835140 1.0022650.169200.743145 1.0662700.204250.665150 1.1172750.252300.556155 1.1452800.315350.464160 1.1872850.412400.378165 1.2012900.495450.291170 1.1722950.618500.225175 1.1473000.710550.170180 1.1043050.801600.130185 1.0343100.867650.0981900.9483150.966700.0881950.841320 1.027750.0922000.755325 1.102800.1132050.659330 1.145850.1532100.574335 1.174900.1982150.473340 1.192950.2812200.386345 1.1831000.3622250.285350 1.1681050.4592300.223355 1.1471100.5252350.172360 1.0981150.6082400.1271200.6992450.099图1 He-Ne激光器偏振特性曲线图分析：由图1 He-Ne 激光器偏振特性曲线图可知，He-Ne 激光器输出的光为线偏振光；而且从图中曲线可知，曲线并非完全的平滑，有一定的凹凸瑕疵，这说明实验存在误差，这主要是受实验环境光变化的影响所致。
半内腔式氦氖激光器调谐实验报告
半内腔式氦氖激光器调谐实验报告示例文章篇一：哇塞！今天我们做了一个超级酷的实验——半内腔式氦氖激光器调谐实验！一进实验室，我就像一只好奇的小猫咪，东瞅瞅西看看。
老师把我们分成了几个小组，我和我的小伙伴们眼睛都放光啦，迫不及待地想要开始。
实验仪器摆在桌子上，那模样看起来可神秘啦！老师先给我们讲了一堆原理，什么共振啦，波长啦，听得我脑袋都有点晕乎乎的。
我心里直犯嘀咕：“这也太难懂了吧？”不过，老师讲完后，就让我们自己动手啦！我小心翼翼地摆弄着那些仪器，手都有点抖，生怕一不小心给弄坏了。
“哎呀，这个该怎么弄呀？”我着急地问旁边的小伙伴。
“别慌，咱们慢慢研究。
”小伙伴安慰我道。
我们一边对照着实验步骤，一边互相商量。
这感觉就像在走一条充满迷雾的小路，每一步都充满了未知和挑战。
在调谐的过程中，那激光的颜色一会儿红一会儿绿，就像个调皮的小精灵在跟我们捉迷藏。
“这到底是咋回事呀？”我忍不住大喊。
小伙伴笑着说：“别着急，说不定这是正常现象呢！”经过好一番折腾，我们终于有了点眉目。
看着那稳定的激光，我心里别提多高兴啦，就像在黑暗中找到了一束温暖的光。
其他小组也都忙得热火朝天，有的在欢呼，有的在皱眉思考。
整个实验室里充满了紧张和兴奋的气氛。
“难道我们就这样成功啦？”我还有点不敢相信。
小伙伴拍了拍我的肩膀说：“你看，这不就成功了嘛！”通过这次实验，我深深地感受到，科学实验就像一场刺激的冒险，虽然过程中会遇到很多困难，但是当你最终克服它们，看到成果的时候，那种喜悦简直无法用言语来形容！我觉得呀，做实验就像爬山，一路上会很累，会遇到荆棘，但当你站在山顶，看到美丽的风景时，一切都值了！这次半内腔式氦氖激光器调谐实验，让我对科学的热爱又多了几分！示例文章篇二：哎呀呀，我一个小学生，居然要写半内腔式氦氖激光器调谐实验报告，这可真是个大挑战呢！那天，我们一群小伙伴在实验室里，准备开始这个神奇的实验。
老师一进门就笑着说：“孩子们，今天咱们要探索神秘的激光世界啦！”我们都兴奋得不行，眼睛瞪得大大的，就像看到了超级大糖果一样。
激光技术实验报告
实验一 氦氖激光系列实验一、实验内容：1、氦氖激光器的调节 2、氦氖激光器的输出功率 3、氦氖激光器发散角测量4、用共焦球面扫描干涉仪观察、分析、判断激光器的模式组成 二、实验仪器：氦氖激光器、调节板、谐振腔反射镜、半内腔氦氖激光器、激光功率指示仪、共焦扫描仪、示波器 三、实验原理及方法次为例）10/1010∑==i i P P其中：0P 为十次测量的平均值。
激光器功率漂移=η%100/0⨯∆P P 其中2/)(min max P P P -=∆固定输出镜，调至出光，旋转输出镜俯仰倾斜旋钮，结合功率计，将其输出调至最大。
打开激光器电源并预热20～30分钟，将激光器光束对准激光功率指示仪探头中心位置，每隔10分钟记录一次，测量氦氖激光器的输出功率随时间变化曲线。
3. 用刀口法可以测定光斑的大小和验证光斑的光强分布是高斯分布。
实验中使刀口平行于y 轴，沿垂直于x 轴方向移动当刀口缓慢推入光束时，设刀口挡住了a x ≤的所有点。
未被刀口挡住而通过的光功率P 用余误差函数表示为：)2(2),(0a Werfc P dxdy y x I P a==⎰⎰ 如果先用刀口把光束全部挡住，然后把刀口缓慢拉出时，未被刀口挡住而通过的光功率可用相应的误差函数表示。
)exp(),(2220σy x p y x I +-=)2(210σaerfc p p = 其中2/W =σ是数理统计中的标准偏差。
根据上式作出的归一化高斯分布和相对功率与刀口位置关系曲线如下图所示可以证明，相对功率为0.25和0.75的点分别位于高斯分布曲线极大值两侧，其距离σ6745.0=p e 。
所以从由实验得到的相对功率与刀口位置的关系曲线就可确定p e 的值。
算出σ值后就可计算P/0P 的理论值，进行曲线拟合。
如果拟合的好，就证明基横模光强是高斯分布。
用p e 的值可以计算光斑大小：)2(4826.1p e W = )2(7456.12/1p e D =如图所示，将刀口位于激光光斑边缘位置，并将功率计置于刀口后面来测量未被刀口挡住的激光光功率。
激光实验报告
4将氦氖激光器，扫描F-P腔，光电探测器依次排列，并调整至共轴，接示波器，在一个上升沿中观察氦氖激光器模式，调节输出镜，观察不同谐振腔的模式并测量模式间频率间隔。
三.实验结果与分析
在调整过程中，氦氖激光器已经调节完毕。而且由于仪器的问题，可调节的范围很小，细小的变动可能会导致激光无法产生。
建议：加入滤光片，测量功率时采用uW量程
思考题：
1、请阐述脉冲固态激光器的静态和动态工作特性
静态工作时，激光器输出一连串不规则的尖峰脉冲，称为激光的弛豫震荡，动态的情况下，输出频率稳定功率高的窄脉冲
2、半导体激光器的光斑特点，说明内在原因
光斑呈椭圆形
3请阐述激光模式的概念及形成原因
概念：具有一定振荡频率和一定的空间分布的特定光束能够在谐振腔内形成稳定振荡。将光学谐振腔内可能存在的这种特定的光束称为腔的模式。不同的谐振腔具有不同的振荡模式。在垂直于传播方向的横向面内存在的稳定场分布，称为横模。沿谐振腔轴线方向上的激光光场分布就是纵模。由于谐振腔反射镜尺寸有限，所以当光波在两镜间往返传播时必然会因为镜的边缘的衍射效应而产生损耗，使能量分布变化，在足够多次的往返传播之后腔内形成一个稳定场，它的相对分布不再受衍射影响，在腔内往返一次之后能够“自再现”出发时的场分布。这种稳定的场分布称为自再现模或横模。光波在谐振腔中往返时会因为在腔镜上反射形成驻波，稳定的驻波场就是纵模。
3.27
4.47
6.30
8.50
电流mA
240
250
260
270
280
290
300
310
320
氦氖激光器模式分析实验
氦氖激光器模式分析实验氦氖激光器模式分析实验在激光器的生产与应用中，我们常常需要先知道激光器的模式状况，如精密测量、全息技术等工作需要基横模输出的激光器，而激光器稳频和激光测距等不仅要基横模而且要求单纵模运行的激光器。
因此，进行模式分析是激光器的一项基本又重要的性能测试。
一、实验目的1．了解氦氖激光模式的基本原理；2．掌握氦氖激光模式分析整套仪器的光路调节，理解光谱精度，光谱分辨率的计算；3. 根据氦氖激光器的光学特性考察其在光电子技术方面的应用。
二、基本原理1．激光器模的形成我们知道，激光器的三个基本组成部分是增益介质、谐振腔、激励能源。
如果用某种激励方式，将介质的某一对能级间形成粒子数反转分布，由于自发辐射和受激辐射的作用，将有一定频率的光波产生，在腔内传播，并被增益介质逐渐增强、放大，见图1。
被传播的光波绝不是单一频率的（通常所谓某一波长的光，不过是指中心波长而已）。
因能级有一定宽度，加之粒子在谐振腔内运动受多种因素的影响，实际激光器输出的光谱线宽度是由自然增宽、碰撞增宽和多普勒增宽叠加而成。
不同类型的激光器，工作条件不同，以上诸影响有主次之分。
例如低气压、小功率的He-Ne激光器6328埃谱线，以多普勒增宽为主，增宽线型基本呈高斯函数分布，宽度约为1500MHz。
只有频率落在展宽范围内的光在介质中传播时，光强将获得不同程度的放大。
但只有单程放大，还不足以图1：纵模和纵模间隔图1中,增益线宽内虽有五个纵模满足谐振条件,但只有三个纵模地增益大于损耗,能有激光输出,对于纵模的观测,由于q值很大,相邻纵模频率差异很小,眼睛不能分辨,必须借用一定的检测仪器才能观测到.谐振腔对光多次反馈,在纵向形成不同的场分布,那么对横向是否也会产生影响呢?回答是肯定的.这是因为光每经过放电毛细管反馈一次,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者多个稳定的衍射分布,称为一个横模,我们见到的复杂的光斑则是这些基本光斑的叠加.图4中,我们介绍了几种常见的基本横模光斑图样.图2：常见的横模光斑图总之,任一个模,既是纵模,又是横模,它同时有两个名称,不过是对两个不同方向的观测结果分开称呼而已.一个模由三个量子数来表示,通常写作,q是纵模标记,m和n是横模标记.对方形镜来说，m是沿x轴场强为零的节点数,n是沿y轴场强为零的节点数.前面已知,不同的纵模对应不同的频率,那么同一纵模序数内的不同横模又如何呢?同样,不同横模也是对应不同的频率.横模序数越大,频率越高.通常我们也不需要求出横模频率,关心的是不同横模间的频率差,经推导得()2m n c v m n L ηπ∆+∆∆=∆+∆（4）其中, m ∆,n ∆分别表示x ,y 方向上横模模序差, 1R ,2R 为谐振腔的两个反射镜的曲率半径,由（3）和（4）可知相邻的横模频率间隔和相邻的纵模频率间隔的关系：()m n q m n v v π∆+∆∆+∆∆=∆（5）从上式中还可以看出,相邻的横模频率间隔与纵模频率间隔的比值是一个分数,例如图5.图3: 在增益线宽内，纵模和横模分布图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,分数值越大.当腔长等于曲率半径时(12L R R ==,即共焦腔),分数值达到极大,即横模间隔是纵模间隔的1/2,横模序数相差为2的谱线频率正好与纵模序数相差为1的谱线频率兼并.激光器中能产生的横模个数,除前述增益因素外,还与放电毛细管的粗细、内部损耗等因素有关.一般说来,放电管直径越大,可能出现的横模个数越多.横模序数越高的,衍射损耗越大,形成稳定的振荡越困难.但是激光器输出光中横模的强弱决不能仅从衍射损耗一个因素考虑,而是由多种因素共同决定的,这是在模式分析实验中,辨认哪一个是高阶横模时易出错的地方.因仅从光的强弱来判断横模阶数的高低,即认为光最强的谱线一定是基横模,这是不对的,而应根据高阶横模具有高频率来确定.横模频率间隔的测量同纵模间隔一样,需借助展现的频谱图进行计算.但阶数m和n的确定仅从频谱图上是不够的,因为频谱图上只能看到有几个不同的+的差值,然而不同的m和n可对应相同的m n+，即简并,在+,可以测出m nm n频谱图上则是相同的,因此要确定m和n各是多少,还需结合激光器输出的光斑图形进行.当我们对光斑进行观察时,看到的应是它全部横模的叠加图(即图2中一个或几个单一态图形的组合).当只有一个横模时,很易辨认.如果横模个数比较多,或基横模很强,掩盖了其他的横模,或者高阶模太弱,都会给分辨带来一定的难度.但由于我们有频谱图,知道了横模的个数及彼此强度上的大致关系,就可缩小考虑的范围,从而能准确地确定出每个横模的m和n。
5-1 氦氖激光器的模式分析 实验报告.doc
5-1 氦氖激光器的模式分析实验报告.doc
氦氖激光器是一种重要的气体激光器。
它具有色散小、谐振结构简单、工作可靠等优点，广泛应用于科研、医疗、通信、仪器等领域。
本次实验的目的是通过对氦氖激光器的模式分析，了解它的工作原理和特性。
实验中，我们采用干涉仪、功率计等仪器，对氦氖激光器的基模和高阶模进行了实验研究。
首先，我们将氦氖激光器放置在干涉仪中，调整干涉仪的角度，观察干涉条纹的变化。
实验发现，当激光器处于单模态工作状态时，干涉条纹清晰，间距均匀；而当激光器处于
多模态工作状态时，干涉条纹模糊，间距不均。
这表明，氦氖激光器存在基模和高阶模两
种工作状态，对应于单模态和多模态。
接着，我们利用功率计对氦氖激光器输出功率进行了测量。
实验结果显示，当激光器
处于单模态工作状态时，输出功率相对稳定，且比多模态工作状态下高；而当激光器处于
多模态工作状态时，输出功率波动较大。
这表明，氦氖激光器的基模优先模式稳定性好，
输出功率高；而高阶模存在竞争关系，波动大，输出功率低。
最后，我们对氦氖激光器的激光束分布进行了分析。
实验中，我们采用热像仪对激光
束的纵向和横向分布进行了测量。
实验结果显示，氦氖激光器的基模工作状态下，激光束
呈高斯分布，且纵向和横向的束径相近；而高阶模工作状态下，激光束呈多峰分布，且横
向束径较宽。
三级大物实验报告-激光散斑的测量
实验题目：激光散斑测量实验目的：通过对激光散斑大小的测量，了解激光散斑的统计特性，学习有关散斑光强分布重要的数据处理方法。
实验器材：氦氖激光器，双偏振片，全反射镜，透镜 ，毛玻璃，CCD ，计算机。
实验原理：激光散斑是由无规散射体（实验中为毛玻璃）被相干光照射产生的。
散斑场按光路分为两种，一种是在自由空间中传播而形成的客观散斑（本实验研究的情况），另一种是由透镜成象形成的主观散斑。
散斑的大小、位移及运动变化可以反映光路中物体及传播介质的变化。
试验中用的是激光高斯光束，其传播时光场的等振幅线在沿光路方向为双曲线。
光斑最细的位置为束腰。
激光经过凸透镜时其偏角会变化，会产生新的束腰。
毛玻璃离透镜的距离改变时，照在其上的光斑半径也随之改变。
实验是通过用计算机测量散斑的变化来算出光路中毛玻璃的移动情况。
激光散斑光强分布的规律由相关函数来描述。
自相关函数为：G （x 1,y 1；x 2,y 2）=〈Ｉ(x 1,y 1) Ｉ(x 2,y 2) 〉归一化后为： 其中： 互相关函数为：G C （x 1,y 1；x 2,y 2）=〈Ｉ(x 1,y 1) Ｉ’(x 2,y 2) 〉归一化后为： )](ex p[1),(222Sy x y x g ∆+∆-+=∆∆})](/1[ex p{})](/1[(ex p{1),(212212S P P d y S P P d x y x g y x C ρρ++∆-++∆-+=∆∆WP S πλ/2=其中实验数据（原始数据纸质提交）： N s x /像素 s y /像素 1 8.54 7.94 2 7.62 7.95 3 7.59 7.51 4 8.46 8.28 5 7.77 8.35 6 7.70 7.91 77.747.87))(/1(12P P d x x ρ+-=∆实验装置图 1.氦氖激光器 2.双偏振片 3.全反射镜 4.透镜 5.毛玻璃 D 7.计算机123 4 5 6735cm30cm15cm55cm数据处理：（1）理论值计算：由公式：2101)(πλd w =得激光管口处腰束半径为：mm E w 2244.01415926.398.632*25.001==-=由2'2012'11''2)()1(d fW f dd f f λπ+---=得mm E 55.53)4328.6*502244.0*()506501(6505050d 2222=-+---=π 由公式：2'2012'120102)()1(fW f d W W λπ+-=得：mm E W 01726.0)50*4328.62244.0*()506501(2244.0222202=-+-=πP1=150-53.55mm=96.45mm)(479.110328.6/01726.0/42202mm W a =⨯⨯==-πλπ)(126.1)479.1/45.961(01726.0)/11()1(2/1222/12202mm a p W p W =+⨯=+=)(47.96)45.96/479.11(45.96)1/1(1)1(2222mm p a p p =+⨯=+=ρ)(0984.0)126.1/(55010328.6/42mm W P S =⨯⨯⨯==-ππλ ∆x 和∆y 计算:(这里d ξ=0.06mm)∆x = d ξ (1 + p2 / ρ(P1))＝0.06×(1 + 550/ 96.47)mm ＝0.4021（mm ） ∆y= d η (1 + p2 / ρ(P1))＝0mm （2）实验值计算：S1＝(Sx ＋Sy)/2=(8.55+7.95)/2=8.25 (像素) S2=(Sx ＋Sy)/2= (7.62+7.95)/2=7.78 (像素) S3=(Sx ＋Sy)/2= (7.59+7.51)/2=7.55 (像素) S4=(Sx ＋Sy)/2= (8.46+8.28)/2=8.37 (像素) S5=(Sx ＋Sy)/2= (7.77+8.35)/2=8.06 (像素) S6=(Sx ＋Sy)/2= (7.70+7.91)/2=7.80 (像素) S7=(Sx ＋Sy)/2= (7.74+7.87)/2=7.80 (像素) S8=(Sx ＋Sy)/2= (7.78+7.69)/2=7.74 (像素) 则S ＝0.014*(S1+S2+S3+S4+S5+S6+S7+S8)/8=0.014*(8.25+7.78+7.55+8.37+8.06+7.80+7.80+7.74)/8=0.1109mm则照在毛玻璃上激光光斑的平均半径为：mm E S P w 9990.01109.0*4328.6*5502=-==ππλ ∆x =0.014*(36+36+37+37+37+35)/6=0.5087mm 毛玻璃的平均实际位移量mm P P x d 076.047.96/55015087.0)(112=+=+∆=ρξ误差分析：1）试验中求得毛玻璃的平均实际位移量为0.076mm ，照在毛玻璃上的光斑半径理论值为0.0984mm ，而实际测得为0.1109mm 。
氦氖激光原理实验报告
一、实验目的1. 了解氦氖激光器的原理及结构；2. 掌握氦氖激光器的工作原理和产生过程；3. 熟悉氦氖激光器的应用领域；4. 通过实验验证氦氖激光器的工作原理。
二、实验原理氦氖激光器（He-Ne激光器）是一种气体激光器，主要由氦气和氖气混合气体作为工作物质。
在放电管中，当氦气和氖气被电离后，氖原子在外加电场的作用下，由基态跃迁到激发态，然后通过受激辐射跃迁回到基态，释放出特定波长的光子，从而产生激光。
氦氖激光器的工作原理如下：1. 氦气和氖气在放电管中混合，形成等离子体；2. 在外加电场的作用下，电子从阴极向阳极运动，与氦原子发生碰撞，将氦原子激发到激发态；3. 激发态的氦原子通过碰撞将能量传递给氖原子，使氖原子跃迁到激发态；4. 激发态的氖原子通过受激辐射跃迁回到基态，释放出特定波长的光子，形成激光。
三、实验仪器与材料1. 氦氖激光器；2. 光谱仪；3. 光电探测器；4. 放大器；5. 计时器；6. 计算器；7. 实验台；8. 实验指导书。
四、实验步骤1. 将氦氖激光器放置在实验台上，确保激光器稳定；2. 连接光谱仪、光电探测器和放大器，设置好相应的参数；3. 打开氦氖激光器，观察放电管中的光束输出情况；4. 通过光谱仪测量激光器的输出波长；5. 通过光电探测器测量激光器的输出功率；6. 记录实验数据，进行分析和讨论。
五、实验结果与分析1. 实验过程中，氦氖激光器的输出波长为632.8纳米，符合理论值；2. 通过光电探测器测量，激光器的输出功率约为5毫瓦，符合理论值；3. 在实验过程中，观察到放电管中的光束输出稳定，无明显的跳模现象。
实验结果表明，氦氖激光器能够产生特定波长的激光，输出功率稳定，符合理论预期。
六、实验结论1. 氦氖激光器是一种气体激光器，通过氦气和氖气混合气体在外加电场的作用下产生激光；2. 实验结果表明，氦氖激光器能够产生稳定、高单色性的激光，输出功率符合理论值；3. 本实验验证了氦氖激光器的工作原理，为进一步研究和应用提供了基础。
5_1氦氖激光器的模式分析实验报告
5_1氦氖激光器的模式分析实验报告本实验目的:(1)了解激光器模的形成及特点，加深对其物理概念的理解。
(2)通过测试分析，掌握模式分析的基本方法。
(3)对本实验使用的重要分光仪器一共焦球面扫描干涉仪，了解其原理、性能，学会正确的使用。
实验装置各部分说明:(1)激光器，具有不同模式结构的激光器四支，可分别了解它们不同的模式状况，从中学习模式分析的基本方法。
(2)激光电源，用来激发激光器。
工作电流等参数由“实验说明书”提供。
(3)小孔光阑，用于调光的辅助工具，起正负两方向光束准直作用。
(4)扫描干涉仪，使激光器的各个不同模按频率展开，透射光中心波长为6328A。
自由光谱范围应在1500-2000MHz，每伏电压使腔长改变24~25A，具体数据由实验室给出(分析40cm长的激光器，精细常数应大于100;而分析1m长的激光器，精细常数要求更高，应大于200)。
仪器上有两个方位螺旋，用于调节腔的轴向方位。
(5)接收放大器，内有光电二极管，将扫描干涉仪输出的光信号转变成电信号，经放大输入到示波器的Y轴。
(6)放大器电源，提供放大器内光电二极管的工作电压，一般用5一10V。
注意正负极不要接错。
(7)锯齿波发生器，本实验采用XFD一8B型超低频信号发生器，电压峰值在0150V内连续可调，周期用20ms，锯齿波电压除了加在扫描干涉仪的压电陶瓷上，同时输到示波器X轴上作同步扫描。
为便于观察，希望能移动序的中心波长在频谱图中的位置，比如使每个序中所有模能完整地展现在示波器上，这可通过增设一个直流偏置电源，用以改变对腔扫描的电压的起点，协助调节。
偏置电源的输出电压在0∽100V内连续可调，这里从简。
(8)示波器，用于展现经扫描和放大后的He-Ne激光器的频谱图。
本实验采用的是DF4320型示波器。
实验步骤与内容1、按装置图连接线路，经检查无误，方可接通。
2、点燃激光器，注意，激光管内与铝筒相连的伸出端为阴极，不要接反。
光信息专业实验报告：氦氖激光模式实验 (2)
光信息专业实验报告：氦氖激光模式实验【实验数据处理】一、HE-NE激光光束的光斑大小和发射角测量。
实验步骤：1)打开激光器从I裆跳到III档迅速起辉，然后调回I档等待稳定。
调整反射镜使反射镜将激光反射到硅光电池接收器测量窗口。
取光走过长度4.43m，缝宽小于光斑大小的十分之一。
2)移动微调平台，移动的方向应沿着光斑的半径。
每隔0.1~0.2mm测量一次功率值。
测量三次，测量硅光电池接收器的功率。
具体数据如下表1。
表1：三次测量水平位移和光功率的关系分别做出三条曲线，如下图1、2、3光功率P /μW图1m m光功率P /μW图2mm光功率P /μW图3m m我们知道，HE-NE 激光光束的光强是高斯分布，所以从以上三图对比可以看出，曲线的分布基本成高斯分布。
同时图3比较平滑，误差点较少，所以一下的分析我们均在第三组数据中讨论。
对第三组数据进行高斯拟合，如图4。
2468100.00.10.20.30.40.5光功率P /μW图4:第三组数据进行高斯拟合的图拟合曲线的表达式为：从拟合的结果可以看出，相关系数为0.9907。
可见相关程度较高，数据基本符合事实。
光斑半径的值为 3.6680w mm =发散角公式为：2()0.0949w z zθ== 实验室中光斑束腰半径为：1/21/4010.2864L R w mm L λπ⎛⎫⎛⎫=-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭光束发散角理论值为：0020.0806w λθπ== 光斑半径为：01 3.11532w z mm θ== 所以综上，实验测量相对误差为：3.6680 3.1153100%17.74%3.1153w E -=⨯=0.09490.0806100%17.74%0.0806E θ-=⨯=总结：从上面的分析可以看出，测量得出的误差较大，主要是有以下几个方面： 1， 由于光功率测量的数值较小，所以功率变化不明显，所以拟合曲线并不完全一致。
2， 测量的时候，环境光影响到了功率计的数值。
氦氖激光器调节
本科学生综合性实验报告学号：姓名：学院：专业、班级：实验课程名称：激光原理课程实验教师：周海春开课学期：2015 至2016 学年第一学期填报时间：2015 年 6 月15 日云南师范大学教务处编印氦氖激光器调节一、实验目的：1、掌握氦氖激光器出光原理2、掌握氦氖激光器谐振腔的调节方法二、实验仪器：氦氖激光器，调节板，谐振腔反射镜，半内腔氦氖激光器，台灯（或其它光源，请用户自备）三、实验原理：在激光器内充有一定比例的氦气和氖气。
封上以后，谐振腔A 被严格的固定在激光管管子上，谐振腔B 在管子外部，可以延光轴前后移动。
当在激光器正、负极加直流高压时（一般3KV 以上），氖离子发生粒子数反转。
当氖离子从高能级降到低能级时，将放出一束光。
这两个谐振腔的反射镜一个反射率接近100％，即完全反射。
另一个反射率约为98％。
这束光被两个谐振腔进行多次反射后，经镀有反射率约为98%膜的一端射出，即为激光。
四、操作步骤（一）十字光靶法（自准直法）1、将半内腔氦氖激光器、谐振腔反射镜和调节板放到导轨上，如图3 所示。
（图3）2、将半内腔氦氖激光器与激光器电源接好（注意：红色与红色相接，黑色与黑色相接，切勿接反），打开电源，激光管发出橙红色的光。
3、将调节板有十字叉丝面对准激光器，并用光源（如用台灯）照亮十字线，在十字叉丝中间有一小孔，眼睛通过小孔，看到激光管的毛细管另一端，调节激光器调整架六个旋钮，被谐振腔A 反射到眼睛中的一个“小白点”（即眼睛、小孔、毛细管在一条直线上），如图4所示。
4、观察被谐振腔B 反射回的调节板的十字叉丝像的位置，此时的十字叉丝像可能在图5 的某一位置，调节谐振腔B 架后的两个螺丝，使十字叉丝完全落在小孔的正中间，见图6。
这说明谐振腔反射镜与激光管管内的毛细管完全垂直，此时，应马上有激光射出。
若谐振腔与毛细管光轴调节的范围大于λ/4 就不出激光，还需继续调节谐振腔的两个螺丝，直到谐振腔与毛细管光轴调节范围小于λ/4，激光才能出来。
氦氖激光波长测定实验报告
氦氖激光波长测定实验报告通过测定氦氖激光的波长，掌握激光器的基本工作原理和使用方法。
实验器材：氦氖激光器、光栅衍射仪、白炽灯、光电二极管、角度测量仪、加热器等。
实验原理：氦氖激光器产生的激光波长可通过光栅衍射仪进行测定。
光栅衍射仪利用光的衍射现象，通过测量衍射角度和光栅常数，可以计算出入射光的波长。
实验步骤：1. 装置激光器并接通电源，调整激光器的工作状态，使其稳定工作。
2. 将光栅衍射仪放置在激光器前方，调整仪器位置和角度，使其与激光器光路平行。
3. 在光栅衍射仪的光路上放置一个白炽灯，作为参照光源。
将光电二极管放置在光栅的衍射最大亮度处，连接到角度测量仪上。
4. 调节衍射仪的角度，使白炽灯的光和激光器发出的光都能通过光栅并进行衍射。
记录下此时的角度。
5. 将激光器的波长调到所需测定的范围内，再次调节衍射仪的角度，使激光的光通过光栅并进行衍射。
记录下此时的角度。
6. 根据衍射仪的角度差和光栅的常数，计算出激光的波长。
实验结果与分析：通过上述实验步骤，我们得到了氦氖激光的波长测定结果。
根据衍射仪的角度差和光栅的常数，可以计算出波长的数值。
在实验中，我们还可以观察到激光光束的聚束性和单色性。
激光的单一波长使得光束具有较好的直线传播性质和相干性，这在很多科学研究和工程应用中有重要意义。
实验中可能的误差和改进措施：1. 由于实验中的设备和仪器都有一定的误差，所以测量结果可能会有一定的误差。
可以通过多次重复测量和求平均值的方法，减小误差的影响。
2. 实验中的光电二极管的灵敏度和角度测量仪的精度也会对实验结果产生一定的影响。
可以使用更加精确的仪器来提高测量的精度。
3. 在实验过程中，还要注意避免光路受到外界因素的干扰，比如震动和杂散光的干扰等。
结论：通过本实验，我们成功测量了氦氖激光的波长，并了解了激光的工作原理和特性。
激光技术在科学研究、医学、通信等领域有着广泛的应用前景，对于我们深入了解激光的基本性质和使用方法有着重要的意义。
激光技术调节实验报告
一、实验目的1. 了解激光技术的基本原理和激光器的工作机制。
2. 掌握激光器的调节方法，包括激光束的准直、聚焦、模式分析等。
3. 通过实验，加深对激光技术在实际应用中的理解和应用。
二、实验原理激光技术是20世纪60年代发展起来的一门高新技术，具有高亮度、高方向性、高单色性等特点。
激光器是产生激光的核心设备，其工作原理是利用受激辐射原理，通过光学谐振腔放大光波。
三、实验仪器与设备1. 氦氖激光器2. 光具座3. 分光计4. 平行光管5. 毛玻璃屏6. 望远镜7. 激光束扩束器8. 聚焦镜四、实验内容与步骤1. 激光器调节（1）连接激光器与光具座，确保连接牢固。
（2）打开激光器电源，预热5-10分钟。
（3）调整激光器输出功率，使激光束亮度适中。
（4）将平行光管放置在激光束的出射端，调整平行光管的光轴与激光束的出射方向一致。
2. 激光束准直（1）将望远镜放置在光具座上，调整望远镜的光轴与激光束的出射方向一致。
（2）观察望远镜中的激光束，调整望远镜的位置，使激光束在望远镜中形成清晰的点。
（3）记录激光束的准直情况，分析激光束的准直度。
3. 激光束聚焦（1）将聚焦镜放置在光具座上，调整聚焦镜的位置，使激光束在聚焦镜处形成焦点。
（2）观察聚焦镜处的激光束，调整聚焦镜的位置，使激光束在聚焦镜处形成清晰的焦点。
（3）记录激光束的聚焦情况，分析激光束的聚焦度。
4. 激光器模式分析（1）将毛玻璃屏放置在光具座上，调整毛玻璃屏的位置，使激光束在毛玻璃屏上形成光斑。
（2）观察毛玻璃屏上的激光光斑，分析激光器的模式结构。
（3）记录激光器的模式结构，分析激光器的模式特性。
五、实验结果与分析1. 激光器调节通过实验，成功调节了激光器的输出功率，使激光束亮度适中。
调整平行光管和望远镜的位置，实现了激光束的准直。
2. 激光束聚焦通过实验，成功实现了激光束的聚焦，在聚焦镜处形成了清晰的焦点。
记录了激光束的聚焦情况，分析了激光束的聚焦度。
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实验氦氖激光器的调整及光斑的测量学习体会
应用物理2班曹朝榴 2014114025 关于氦氖激光器谐振腔调节，使激光输出，非常重要的前提就是分辨谐振腔是外腔式，还是半外腔式，才能选择十字光靶法和激光准直法中更为适合的一种方法。
本次实验使用的是半外腔式，所以使用激光准直法，能更为容易的调出激光。
在调节过程中，需要将已经调好的氦氖激光器放在导轨的另外一端，利用调节板的小孔调整氦氖激光器的方向，直至激光器出光方向与导轨平行。
紧接着按书上方法调整，直至出光为止。
因为激光是一条直线，且每个仪器透过的小孔都比较小，所以需要每个仪器都调整得高度精确。
就需要足够的耐心，并且非常仔细。
轻微的调节手扭，不断的透过小孔观察，因为耗时较长，且过程单一枯燥，所以极其容易失败，调节过程中应该克制住自己的急躁，静下心来，按照正确的方法调整激光。