激光束的特征参数与测量方法

激光束的特征参数与测量方法

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摘要

自我国自主研发出第一台激光器后，我国的激光技术得到了快速发展，由于激光具有独特的特性使其得以在许多行业被应用及发挥着重要作用。如：科学研究、军事应用、日常生活等。在研发激光的时我们很关心激光的参数及测量方法。研究激光的基本参数有光斑的大小、激光功率、发散角、2

M因子等。

光束质量是衡量激光光束优劣的一项重要指标。历史上光束质量有多种定义，曾针对不同的应用目的提出过不同的评价方法。而光束传输(2

M)因子在无光阑限制的近轴光学系统中由光束自身的分布特性唯一确定，与光学系统参数无关，且同时反映光束的近场和远场特性，在数学上又具有严密性，所以在某些情况下，它是评价激光光束质量的一个重要参数。

本文通过对激光的特征参数及质量评估参数的定义和测量方法做系统的介绍，帮助日常生活中进行激光器的选择应用，同时对激光的质量评价有了更深的了解。

关键词：光束质量；M2因子；基本参数；测量方法

The characteristic parameters of laser beams and its

measurement methods

Abstract

With the increasing development of laser, the application of laser has penetrated intoavariety of fields such as scienc,technology,military and social development .how to define and measure its parameters is a popular and significant topic for scholars to discuss and study .Such as the light optical spot area,laser power ,angle of divergence beam, propagation factor.

Beam quality is an important index. There are many definitions of beam quality. Also there are some different evaluating ways based on different applications. While passing through a paraxial optical system without aperture, beam propagation factor is only determined by the distributing characteristics of beam itself. Beam propagation factor has nothing to do with the optical system parameter. It reflects the features of near-field and far-field and is mathematically tight. So in certain circumstances, it is an important parameter to evaluate the beam quality.

This article give a reasonable guide on the choice of laser device by elaborating the definition and measure methods of the feature parameters and quality evaluation parameters of laser.as the same time,helping us have a deeper understanding on quality evaluation of laser.

Keyword: beam quality; M2factor; parameter; measurement methods

目录

摘要 (Ⅰ)

Abstract (Ⅱ)

目录 (Ⅲ)

第一章绪论 (1)

1.1 激光简介 (1)

1.2激光基本原理 (2)

1.2.1光子的基本性质 (2)

1.2.2 光的受激辐射放大 (3)

1.3激光光束相关参数 (5)

1.3.1基膜高斯光束的参数 (5)

1.3.2激光质量评估参数 (6)

1.4影响光束参数的因子 (8)

1.5论文研究意义和内容安排 (8)

第二章高斯光束的特征参数 (10)

2.1高斯光束概述 (10)

2.1.1光强分布特点 (10)

2.1.2相位分布特点 (12)

2.1.3瑞利长度(共焦参数)Z0 (13)

2.2基模高斯光束 (13)

2.3基模高斯光束在自由空间的传输规律 (14)

2.4基模高斯光束的特征参数 (15)

2.5基模高斯光束特征参数测量方法 (17)

2.5.1光斑半径测量 (17)

2.5.2发散角的测量 (19)

2.6氦氖激光器的光斑半径及发散角测量 (21)

2.7高阶高斯光束 (24)

2.8本章小结 (26)

第三章激光光束质量评价参数 (27)

3.1 M2因子 (29)

3.1.1广义截断二阶矩法 (30)

3.1.2渐近分析法 (31)

3.1.3 自收敛束宽法 (32)

3.2光束M2因子测量方法 (32)

3.3脉冲激光光束质量的测量 (34)

3.4其他质量评估参数 (35)

3.5实际激光光束质量的评价 (38)

3.6本章小结 (39)

第四章总结与展望 (40)

参考文献 (41)

致谢 (42)

附录 (43)