(完整word版)激光光束分析实验报告讲解
激光分析报告
激光分析报告1. 简介本报告旨在对激光技术进行分析和说明，包括激光原理、应用领域、优点和局限性等方面的内容。
通过对激光技术的深入了解，希望能够帮助读者更好地理解激光技术及其在不同领域中的应用。
2. 激光原理激光（Laser）是指通过受激辐射产生的具有高能量、高单色性和高方向性的光束。
激光的产生基于光的受激辐射过程，其核心是通过能量输入激活介质中的激发态，使得激发态粒子发生光子跃迁并放出激光。
激光的产生主要依赖于三个基本元素：工作物质（激活介质）、能量源（泵浦源）和光学反馈系统（光腔）。
3. 激光应用领域激光技术在众多领域中得到广泛应用，下面列举了其中几个主要领域：3.1 医学激光在医学领域中有着重要的应用，例如在激光手术中，激光通过高能量和高精度的特性，可以用于切割组织、止血和瘢痕疾病治疗等。
此外，激光还可以用于皮肤美容、眼科手术、牙科治疗等。
3.2 通信激光在通信领域中起到关键作用，特别是光纤通信。
激光通过光纤传输数据，具有传输速度快、容量大和抗干扰能力强等优点，因此在现代通信系统中被广泛应用。
3.3 制造业激光在制造业中具有广泛的应用。
例如，激光切割可以用于金属材料的切割和雕刻；激光焊接可以实现高精度和高强度的焊接；激光打标可以在产品上进行持久的标记等。
激光技术在制造业中提高了生产效率和产品质量。
3.4 科学研究激光在科学研究中发挥着重要作用。
激光的高单色性和高方向性使得其成为进行光谱分析和光学实验的理想光源。
同时，激光还可以用于原子和分子物理研究、天文观测等领域。
4. 激光技术的优点激光技术相比传统光源具有诸多优点：•高亮度：激光具有高亮度，能够将能量聚集在一个非常小的空间范围内，从而提高了能量密度和作用效应；•高单色性：激光具有非常狭窄的谱线，能够提供单一频率的光源，适用于科学研究和精密测量等领域；•高方向性：激光的方向性非常好，激光光束能够保持较长的传输距离；•高相干性：激光具有高相干性，能够产生干涉和衍射效应，适用于干涉仪、光栅等光学元件的应用。
激光原理与技术实验报告.doc
激光原理与技术实验报告.doc概述激光技术是一种应用广泛、发展迅速的新技术，在工业、医学、通讯等领域都有着广泛的应用。
本实验旨在了解激光的基本原理，掌握激光器的构造和激光束的生成与测量方法，以及掌握激光的一些基本特性和应用。
实验原理激光是指具有高度纯度、单色性好、方向性和相干性极强的光，其产生和放大是通过受激辐射过程完成的。
具体来说，激光器的工作原理是通过激发介质内的原子或分子，使其受激辐射，在辅助的反射镜的作用下，从而在激光器中形成一束具有极强方向性和相干性的激光。
实验装置实验装置如图所示，主要由He-Ne激光器、反射镜组、光路组件和功率测量仪等组成。
其中，He-Ne激光器是实验的主体部分，可产生波长为632.8nm的激光。
反射镜组是用来控制和调整激光束传输方向、聚焦和扩展等方面的效果。
光路组件包括凸透镜、切向波片、偏振片等，主要用来调整、过滤和分析激光束的偏振状态、强度和相位，以及产生不同的波长和形状的激光束。
功率测量仪主要用来测量激光束的功率、光密度和曲率等参数。
实验步骤1. 准备工作：检查实验装置的连接和安全，确认激光幽灵系统处于正常工作状态，注意保护眼睛。
2. 初步调整：用反射镜组将激光束从He-Ne激光器中传输到实验台上的观测屏幕上，调整反射镜组的位置和角度，以便获得尽可能高的反射率和强度。
3. 改变激光束的偏振状态：加入偏振片，以控制激光束的偏振状态和方向，观察不同偏振状态的激光束在屏幕上的反映情况，了解激光束的偏振特性。
4. 产生不同波长的激光束：加入切向波片和凸透镜组件，改变激光束的相位和波长，观察不同波长激光束在观察屏幕上的差异，掌握不同波长激光束的产生和调制方法。
5. 测量激光束的功率和强度：用功率测量仪测量激光束的功率和光密度等参数，掌握不同位置和距离的激光束的功率和强度变化情况，应用激光干涉和相位空间法等技术分析和处理激光束。
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。
光束照射制作实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 探究光束照射对植物细胞的影响；2. 观察植物细胞在光束照射下的形态变化；3. 分析光束照射对植物细胞光合作用的影响。
二、实验材料1. 植物材料：水绵；2. 实验仪器：显微镜、载玻片、盖玻片、光束照射装置、剪刀、镊子等；3. 实验试剂：蒸馏水、NaOH溶液、酒精等。
三、实验方法1. 将水绵从培养液中取出，用蒸馏水冲洗干净，剪取一段长度约1cm的水绵，放置在载玻片上；2. 将盖玻片轻轻放置在水绵上，使水绵与盖玻片紧密贴合；3. 将临时装片放置在显微镜下，观察水绵细胞的结构；4. 使用光束照射装置，对水绵进行照射，照射时间分别为10秒、30秒、60秒；5. 在照射过程中，每隔一定时间观察水绵细胞的形态变化，记录观察结果；6. 实验结束后，将水绵取出，用蒸馏水冲洗干净，放置在培养液中恢复。
四、实验结果1. 在光束照射前，水绵细胞呈绿色，细胞质透明，细胞核清晰可见；2. 在光束照射10秒后，水绵细胞颜色变深，细胞质出现气泡，细胞核逐渐模糊；3. 在光束照射30秒后，水绵细胞颜色进一步加深，细胞质出现大量气泡，细胞核消失；4. 在光束照射60秒后，水绵细胞颜色变黑，细胞质出现大量气泡，细胞核完全消失。
1. 光束照射对水绵细胞产生了明显的影响，照射时间越长，影响越明显；2. 光束照射使水绵细胞颜色变深，可能是由于光合作用产生的叶绿素含量增加；3. 光束照射导致细胞质出现气泡，可能是由于光合作用产生的氧气无法及时排出，导致细胞内部压力增大；4. 光束照射使细胞核逐渐模糊，最终消失，可能是由于光合作用产生的氧气导致细胞核损伤。
六、结论1. 光束照射对植物细胞具有明显的影响，照射时间越长，影响越明显；2. 光束照射可能通过影响光合作用和细胞呼吸过程，对植物细胞产生损伤；3. 本实验为进一步研究光束照射对植物细胞的影响提供了实验依据。
七、实验注意事项1. 实验过程中应保持光束照射装置稳定，避免光束移动影响实验结果；2. 实验过程中应保持显微镜视野清晰，以便准确观察细胞形态变化；3. 实验结束后，应将水绵取出，放置在培养液中恢复，以便后续实验研究。
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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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。
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 ）。
激光光学_实验报告
实验日期：2023年11月15日实验地点：物理实验室实验人员：张三、李四、王五一、实验目的1. 了解激光的基本原理和光学特性。
2. 掌握激光器的基本操作和调整方法。
3. 学习激光干涉和衍射现象的实验原理和测量方法。
4. 分析激光干涉和衍射实验数据，验证相关理论。
二、实验原理1. 激光原理：激光是一种具有高度相干性和单色性的光。
它由激光器产生，激光器通常由增益介质、光学谐振腔和激励能源组成。
2. 干涉现象：当两束或多束相干光相遇时，会发生干涉现象。
干涉现象可以分为相长干涉和相消干涉。
3. 衍射现象：当光波遇到障碍物或狭缝时，会发生衍射现象。
衍射现象可以分为单缝衍射和多缝衍射。
三、实验仪器1. 激光器：He-Ne激光器2. 分光计3. 干涉仪4. 衍射仪5. 光功率计6. 计算器四、实验步骤1. 激光器调整：将激光器安装在实验台上，调整激光器的输出功率和光束方向。
2. 干涉实验：- 将干涉仪安装在分光计上，调整分光计的角度。
- 将激光束分成两束，一束照射到分光计的反射镜上，另一束照射到干涉仪的参考镜上。
- 调整干涉仪的移动平台，观察干涉条纹的变化，记录下干涉条纹的间距和位置。
3. 衍射实验：- 将衍射仪安装在分光计上，调整分光计的角度。
- 将激光束照射到衍射仪的狭缝上，观察衍射条纹的变化，记录下衍射条纹的间距和位置。
4. 数据记录与分析：记录下实验数据，包括干涉条纹间距、衍射条纹间距、激光器输出功率等。
根据实验数据，分析激光干涉和衍射现象，验证相关理论。
五、实验结果与分析1. 干涉实验结果：通过调整干涉仪的移动平台，观察到干涉条纹的变化。
根据干涉条纹间距和位置，计算出干涉条纹的间距和相位差。
2. 衍射实验结果：通过调整分光计的角度，观察到衍射条纹的变化。
根据衍射条纹间距和位置，计算出衍射条纹的间距和衍射角度。
3. 数据分析：根据实验数据，分析激光干涉和衍射现象，验证相关理论。
例如，通过计算干涉条纹间距和相位差，验证干涉条纹的等间距规律；通过计算衍射条纹间距和衍射角度，验证衍射条纹的等间距规律。
光束观察反射实验报告
一、实验目的1. 验证光的反射定律；2. 探究反射光线、入射光线、法线在同一平面内的关系；3. 研究反射角与入射角的关系。
二、实验原理光的反射定律：入射光线、反射光线、法线在同一平面内，且入射光线、反射光线分居法线两侧，反射角等于入射角。
三、实验器材1. 平面镜；2. 激光笔；3. 纸板；4. 水平尺；5. 记录表格。
四、实验步骤1. 将平面镜放置在水平桌面上，调整至与水平面垂直；2. 用激光笔照射平面镜，在纸板上找到入射光线和反射光线；3. 在纸板上画出法线，并标出入射角和反射角；4. 改变入射角，重复步骤2、3，记录数据；5. 分析实验数据，验证光的反射定律。
五、实验数据实验次数 | 入射角(°) | 反射角(°)------- | -------- | --------1 | 20 | 202 | 30 | 303 | 40 | 404 | 50 | 505 | 60 | 60六、实验结果与分析1. 从实验数据可以看出，随着入射角的增大，反射角也相应增大，且反射角始终等于入射角，验证了光的反射定律；2. 在实验过程中，无论入射光线如何改变，反射光线、入射光线、法线始终在同一平面内，验证了反射光线、入射光线、法线在同一平面内的关系；3. 实验结果表明，反射角与入射角之间存在线性关系，即反射角随着入射角的增大而增大。
七、实验结论1. 光的反射定律成立，即反射光线、入射光线、法线在同一平面内，反射角等于入射角；2. 反射光线、入射光线、法线在同一平面内的关系得到了验证；3. 反射角与入射角之间存在线性关系。
八、实验注意事项1. 实验过程中，确保激光笔、平面镜、纸板等实验器材保持清洁；2. 实验过程中，注意观察入射光线、反射光线、法线的相对位置，确保实验数据的准确性；3. 实验过程中，避免强光照射，以免影响实验效果。
九、实验总结本次实验通过观察光束在平面镜上的反射现象，验证了光的反射定律，探究了反射光线、入射光线、法线在同一平面内的关系，以及反射角与入射角的关系。
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。
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。
激光技术实验报告
一、实验目的1. 理解激光的基本原理和特性；2. 掌握激光器的操作方法和注意事项；3. 通过实验，了解激光在各个领域的应用。
二、实验原理激光是一种受激辐射的光，具有高亮度、单色性、方向性和相干性等特点。
激光器由增益介质、光学谐振腔和激励能源组成。
当激励能源对增益介质进行激励时，产生粒子数反转，从而产生激光。
三、实验仪器与材料1. 激光器：He-Ne激光器、半导体激光器；2. 光学元件：透镜、反射镜、分束器、偏振片等；3. 传感器：光功率计、光电探测器等；4. 支撑架、连接线等辅助工具。
四、实验内容与步骤1. 激光器基本特性实验（1）观察激光器的输出光束，了解其方向性和单色性；（2）使用光功率计测量激光器的输出功率，并记录数据；（3）使用光电探测器测量激光器的频率，并记录数据。
2. 激光干涉实验（1）搭建激光干涉实验装置，包括激光器、透镜、分束器、反射镜、光电探测器等；（2）调整实验装置，使激光束在分束器处分成两束；（3）观察干涉条纹，了解干涉现象，并记录数据；（4）分析干涉条纹，计算干涉条纹间距，进而计算激光的波长。
3. 激光衍射实验（1）搭建激光衍射实验装置，包括激光器、透镜、狭缝、光电探测器等；（2）调整实验装置，使激光束通过狭缝；（3）观察衍射条纹，了解衍射现象，并记录数据；（4）分析衍射条纹，计算衍射角，进而计算激光的波长。
4. 激光在各个领域的应用实验（1）激光切割实验：观察激光切割材料的过程，了解激光在切割领域的应用；（2）激光焊接实验：观察激光焊接材料的过程，了解激光在焊接领域的应用；（3）激光测距实验：使用激光测距仪测量距离，了解激光在测距领域的应用。
五、实验结果与分析1. 激光器基本特性实验结果：（1）He-Ne激光器输出功率为5mW，频率为632.8nm；（2）半导体激光器输出功率为10mW，频率为1064nm。
2. 激光干涉实验结果：干涉条纹间距为0.5mm，激光波长为632.8nm。
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。
物理老师激光实验报告
实验名称：激光原理与应用实验实验日期：2023年4月10日实验地点：物理实验室实验指导老师：[老师姓名]一、实验目的1. 理解激光的基本原理，包括受激辐射、光学谐振腔等。
2. 掌握激光器的操作方法和注意事项。
3. 通过实验验证激光的特性和应用。
二、实验原理激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）是一种通过受激辐射原理产生的高亮度、高方向性、高单色性的光。
实验中使用的激光器为He-Ne激光器，其工作物质为氦-氖混合气体，通过放电产生激发态的原子，再通过光学谐振腔实现受激辐射。
三、实验器材1. He-Ne激光器2. 扫描干涉仪3. 光具座4. 光屏5. 滤光片6. 望远镜7. 镜头8. 光电池9. 导线等四、实验步骤1. 将He-Ne激光器安装在光具座上，调整激光器的输出端与望远镜的入射端对准。
2. 打开激光器电源，观察激光束的输出情况，调整激光器使其发出稳定的激光束。
3. 将望远镜对准激光束，通过望远镜观察激光束的方向性和亮度。
4. 使用扫描干涉仪观察激光束的横模和纵模分布，测量相应的模间隔。
5. 将滤光片放置在激光束的路径上，观察滤光片对不同波长激光的过滤效果。
6. 将光电池置于激光束的路径上，测量激光束的强度。
7. 利用望远镜和镜头观察激光束的聚焦效果，验证激光的高方向性。
五、实验结果与分析1. 观察到激光束具有高度的方向性和亮度，说明激光器的输出质量较好。
2. 通过扫描干涉仪观察到激光束的横模和纵模分布，测量出相应的模间隔，验证了激光的单色性和稳定性。
3. 在滤光片实验中，观察到不同波长的激光束被滤光片过滤的效果，验证了滤光片对不同波长激光的过滤能力。
4. 在光电池实验中，测量出激光束的强度，说明激光器的输出功率较高。
5. 在聚焦实验中，观察到激光束在焦点处具有较高的亮度，验证了激光的高方向性。
六、实验总结本次实验成功地验证了激光的基本原理和特性，通过实验操作掌握了激光器的操作方法和注意事项。
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。
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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。