高功率激光的时间、空间和频率特性的测量
laser 测量原理
laser 测量原理
激光测距（laser distance measuring）是以激光器作为光源进行测距。
根据激光工作的方式，可以分为连续激光器和脉冲激光器。
激光测距的原理主要是基于光速和时间的关系，通过测量光在空气中传播的时间来计算距离。
对于脉冲激光测距，测距仪发射出的激光经被测量物体的反射后又被测距仪接收，测距仪同时记录激光往返的时间。
光速和往返时间的乘积的一半，就是测距仪和被测量物体之间的距离。
脉冲法测量距离的精度一般是在±10厘米左右，而测量盲区一般是1米左右。
此外，还有相位式激光测距，主要使用连续输出的氦氖、氩离子、氪镉等气体激光器。
相位式激光测距的原理是利用激光器的频率稳定度和传播速度，通过测量相位差来计算距离。
相位式激光测距的精度较高，可以达到毫米级别，但测量范围较小。
以上内容仅供参考，如需获取更多信息，建议查阅关于激光测距的资料或者咨询专业人士。
光电检测技术与应用
光电检测技术与应⽤光电传感器是基于光电效应将光电信号转换为电信号的⼀种传感器光学系统的基本模型：光发射机->光学信道—>光接收机光学系统通常分为：主动式，被动式。
主动式：光发射机主要由光源和调制器构成。
被动式：光发射机为被检测物体的热辐射。
光学信道：主要由⼤⽓，空间，⽔下和光纤。
光接收机是⽤于收集⼊射的光信号并加以处理，恢复光载波的信息。
光接收机分为：功率（直接）检测器，外差接收机。
光电检测技术特点：1.⾼精度：是各种检测技术中精度最⾼的⼀种：激光测距法测地球与⽉亮的距离分辨率达1m2.⾼速度：光是各种物质中传播速度最快的。
3.远距离，程量：光是最便于远距离传播的介质4.⾮接触性：光照到被测物体上可以认为是没有测量⼒，因此⽆摩擦。
5.寿命长：光波是永不磨损的。
6.具有很强的信息处理和运算能⼒，可将复杂信息并⾏处理。
光电传感器：1.直射型.2.反射型.3.辐射型光电检测的基本⽅法有：1.直接作⽤法.2.差动测量法.3.补偿测量法4.脉冲测量法直接作⽤法：收被测物理控制的光通量，经光电转换后有检测机构直接得到所求被测物理量。
差动测量法：利⽤被测量与某⼀标准量相⽐较，所得差或数值⽐克反应被测量的⼤⼩。
光电检测技术的发展趋势：1.发展纳⽶，亚纳⽶⾼精度的光电测量新技术。
2.发展⼩型的，快速的微型光，机，电检测系统。
3.⾮接触，快速在线测量。
4.发展闭环控制的光电检测系统。
5.向微空间或⼤空间三维技术发展。
6.向⼈们⽆法触及的领域发展。
7.发展光电跟踪与光电扫描技术。
在物质受到辐射光的照射后，材料的电学性质发⽣了变化的现象称为光电效应光电效应分为：外光电效应和内光电效应光电导效应是⼀种内光电效应。
光电导效应也分为本征型和⾮本征型两类得稳定的光电流需要⼀定能的时间。
弛豫现象也叫惰性。
光⽣伏特效应速度更快。
光热效应：某些物质在受到光照射后，由于温度变化⽽造成材料性质发⽣变化的现象。
光电检测器对辐射条件的不同，分为：光⼦检测器件和热点检测器件热点检测器的特点：Array1.响应波长⽆选择性。
04_高速光电器件的频响测试
满足波形不失真的传输特性
V
输入
= f(t)
f = - f 360 t
o
被测器件
V= a f( t - to)
输出
系统频率带宽内幅频特性为常量
传输幅度特性
工作频率范围
f= -(
输入信号
空气线传输延时： t
360 f ) c
0
o
频率
-720
-1440
系统频率带宽内相频特性为线性
-360
o
/2
去嵌入
去嵌入
LCA组成
1
LCA 3个主要组成部分: 1. 矢量网络分析仪 2. 电子或机械校准件 3. LCA 光测试座 （内置光参考发射机和接收机）
2
Port 1 S21=S21TxS21Rx 1
Tx
Rx
电子校准件 机械校准件
Port 2
电口校准 /参考平面
2
3
光口参考平面
S11
S12=0
S22
ERT = 反射跟踪误差
ES = 源失配误差 S11M = 测量值 S11A =被测件真实值 ES
ED
ERT S11M = ED + ERT
S11A 1 - ES S11A
To solve for S11A, we have 3 equations and 3 unknowns
网络分析仪校准的基本分类
负载失配 18 dB (.126) 反射损耗: 16 dB 差损: 1 dB (.158) (.891)
方向性误差 40 dB (.010)
被测件性能
.158
测量不确定度: -20 * log (.158 + .100 +.010) = 11.4 dB (-4.6dB)
激光器的参数
激光器的参数激光器是一种将电能转化为强聚光光束的装置，具有许多重要的参数。
本文将介绍激光器的一些关键参数以及它们的意义和影响。
1. 波长：激光器的波长是指激光光束的频率或色彩。
不同波长的激光具有不同的特性和应用。
常见的激光波长有红光（630-700纳米）、绿光（510-550纳米）和蓝光（450-490纳米）。
不同波长的激光适用于不同的应用领域，例如红光激光器常用于激光指示器和光束瞄准器，蓝光激光器常用于高清晰度显示和光存储。
2. 输出功率：激光器的输出功率是指激光光束的功率密度，通常以瓦特（W）为单位。
输出功率的大小取决于激光器的设计和应用需求。
高功率激光器常用于材料加工、激光切割和激光焊接等工业应用，而低功率激光器则常用于医疗美容、激光打印和光通信等领域。
3. 光束质量：激光器的光束质量是指光束在传输过程中的聚焦能力和光斑形状的好坏。
光束质量好的激光器具有高光束质量因数（M²），能够实现更好的光束聚焦和精细加工。
光束质量常用参数有TEM₀₀模式的激光束直径和发散角等。
4. 单脉冲能量：激光器的单脉冲能量是指每个脉冲中携带的能量量级，通常以焦耳（J）为单位。
单脉冲能量的大小决定了激光器的功率密度和材料加工的效率。
高单脉冲能量的激光器常用于激光打孔、激光打标和激光烧蚀等工艺。
5. 脉冲宽度：激光器的脉冲宽度是指激光脉冲的时间长度，通常以纳秒（ns）为单位。
脉冲宽度的大小取决于激光器的调制方式和应用需求。
短脉冲宽度的激光器常用于激光雷达、激光测距和激光医疗等领域，可以实现高精度的测量和治疗。
6. 频率稳定性：激光器的频率稳定性是指激光输出频率的稳定程度。
频率稳定性好的激光器可用于精密测量、光谱分析和光学标准等领域。
一般来说，激光器的频率稳定性可以通过消除噪声源和优化激光器的设计来提高。
7. 效率：激光器的效率是指将输入电能转化为激光能量的比例。
高效率的激光器可以减少能源消耗和热量产生，提高激光器的可靠性和寿命。
LiDAR(雷达)技术介绍
是指散射光强遵循朗伯余弦定律的表面，确切地说，从材料表面任何给定方向上反射的光强（单位立体角通量）正比于该方向与表面法线之间夹角的余弦
根据激光雷达截面积大小，分为点目标、大目标、扩展目标
气溶胶和空间散射物
光学散射效应：拉曼散射、米散射、瑞利散射
雷达截面积与激光束穿透溶胶的传输损耗密切相关
5.成像扫描技术
雷达返回一圈的时间
纵向分辨率和水平分辨率
对算法影响大，精度越高价值越贵，满足应用的情况下，选性价比高的
测距精度
厘米级已经满足无人驾驶的应用场景
激光雷达分类：
关键技术
激光雷达融合激光、大气光学、雷达、光机电一体化和信号处理等诸多领域技术，下面逐一介绍各关键技术
1.激光器技术
激光器是激光雷达的核心
激光器种类很多，性能各异，需要综合考虑各种因素后加以选择
难题：相同表面特性的物体假设为漫反射其反光功率也随着距离的平方而线性衰减，如何保证同一类物体点云中呈现的Intensity保持一致？
Intensity校准技术
探测距离增加导致的误差具体来源于两个方面
返回至激光雷达的反射光功率随着距离的平方而线性衰减
返回至激光雷达的反射光经接收透镜成像在单点探测器的位置和距离有关
使用探测器阵列探测返回信号
优点
无扫描器件，成像速度快
集成度高，体积小
芯片级工艺，适合量产
缺点
激光功率受限，探测距离近
抗干扰能力差
角分辨率低
无法实现360°成像
6.信号处理技术
接收信号噪声种类
目标信号：由于目标反射在像平面上行成的信号（weak single）。
大气后向散射信号：激光冒充在照射一定厚度传播介质时所有其的向后散射干扰信号。
各功率激光的特点.
常见激光技术总结目前常见的激光器按工作介质分气体激光器、固体激光器、半导体激光器、光纤激光器和染料激光器5大类，近来还发展了自由电子激光器。
大功率激光器通常都脉冲方式输出已获得较大的峰值功率。
单脉冲激光指的是几分钟才输出一个脉冲的激光，重频激光指的是每分钟输出几次到每秒输出数百次甚至更高的激光。
一、气体激光器1.He-Ne激光器：典型的惰性气体原子激光器，输出连续光，谱线有632.8nm（最常用），1015nm，3390nm，近来又向短波延伸。
这种激光器输出地功率最大能达到1W，但光束质量很好，主要用于精密测量，检测，准直，导向，水中照明，信息处理，医疗及光学研究等方面。
2.Ar离子激光器：典型的惰性气体离子激光器，是利用气体放电试管内氩原子电离并激发，在离子激发态能级间实现粒子数反转而产生激光。
它发射的激光谱线在可见光和紫外区域，在可见光区它是输出连续功率最高的器件，商品化的最高也达30-50W。
它的能量转换率最高可达0.6%，频率稳定度在3E-11，寿命超过1000h，光谱在蓝绿波段（488/514.5），功率大，主要用于拉曼光谱、泵浦染料激光、全息、非线性光学等研究领域以及医疗诊断、打印分色、计量测定材料加工及信息处理等方面。
3.CO2激光器：波长为9~12um（典型波长10.6um）的CO2激光器因其效率高，光束质量好，功率范围大（几瓦之几万瓦），既能连续又能脉冲等多优点成为气体激光器中最重要的，用途最广泛的一种激光器。
主要用于材料加工，科学研究，检测国防等方面。
常用形式有：封离型纵向电激励二氧化碳激光器、TEA二氧化碳激光器、轴快流高功率二氧化碳激光器、横流高功率二氧化碳激光器。
4.N2分子激光器：气体激光器，输出紫外光，峰值功率可达数十兆瓦，脉宽小于10ns，重复频率为数十至数千赫，作可调谐燃料激光器的泵浦源，也可用于荧光分析，检测污染等方面。
5.准分子激光器：以准分子为工作物质的一类气体激光器件。
激光器的光谱特性分析
激光器的光谱特性分析激光器是一种利用受激辐射原理产生激光的设备，具有单色性、相干性、方向性和高亮度等特点。
在现代科技领域中，激光器已经广泛应用于医疗、通信、制造等领域，并成为了现代技术和科研的重要工具。
激光器的光谱特性是激光产生的重要基础之一，对于研究激光器的物理特性以及应用具有重要意义。
本文将从激光器的基本理论入手，分析激光器的光谱特性。
一、激光器的基本理论激光器的工作原理是利用受激辐射原理，通过外部能量激发激光介质原子或分子的外层电子跃迁到高能级态，使其受到促发并跃迁回基态，从而产生激光。
具体来说，激光器由激发能源、激光介质、反射镜（或衰减器）和光学谐振腔等元件组成。
激发能源可以是电场、光场、化学反应或者核反应等。
典型的激发能源包括弧光灯、氖气激发器、合成晶体、气体放电管等。
这些能源可以提供足够的能量，使得激光介质原子或分子跃迁到高能级态。
激光介质是指能够产生激光的物质，常见的激光介质包括固体、气体和半导体等。
不同的激光介质具有不同的激发能级和电子结构，从而决定了激光器的性能和应用。
反射镜和衰减器是激光器光学谐振腔的重要组成部分。
反射镜是将光线反射回入口端，从而形成多次光程，放大激光信号，并且增加激光稳定性的光学元件。
拥有波长选择性的薄膜反射镜可以增大反射率，提高光强。
而衰减器则可以调节激光器的输出功率和光强。
二、激光器的光谱特性激光器波长的稳定性和准确定位性是激光应用的重要指标，与激光器的线宽和频率稳定性密切相关。
激光器的光谱特性是指激光器本身产生的光波长分布情况，通常用光谱线宽、光波长偏差、光波长变化等参数来描述。
1. 光谱线宽激光器的光谱线宽是光谱上一个特定频率范围内的光强度变化程度，通常用光谱线宽半高宽（FWHM）等参数进行描述。
光谱线宽越窄，说明激光器能够产生更为单色的激光，具有更高的频率稳定性和准确定位性。
光谱线宽受到激光介质材料、激光光程、光学元器件等多个因素的综合影响。
2. 光波长偏差光波长偏差是指激光器产生的光波长与目标波长之间的差异，通常用波长偏移等参数进行描述。
实验5-1 半导体激光器的特性测试实验
光信息专业实验指导材料（试用）实验5－1 半导体激光器的特性测试[实验目的]1、通过测量半导体激光器工作时的功率、电压、电流，画出P-V、P-I、I-V曲线，让学生了解半导体的工作特性曲线；2、学会通过曲线计算半导体激光器的阈值，以及功率效率，外量子效率和外微分效率，并对三者进行比较；3、内置四套方波信号或者外加信号直接调制激光器，通过调整不同的静态工作点，和输入信号强度大小不同，观察到截至区，线性区，限流区的信号不同响应（信号畸变，线性无畸变），了解调制工作原理。
[实验仪器]实验室提供：半导体激光器实验箱（内置三个半导体激光器），示波器，两根电缆线。
[实验原理]半导体激光器是用半导体材料作为工作物质的一类激光器，由于物质结构上的差异，产生激光的具体过程比较特殊。
常用材料有砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。
激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦三种形式。
半导体激光器件，可分为同质结、单异质结、双异质结等几种。
同质结激光器和单异质结激光器室温时多为脉冲器件，而双异质结激光器室温时可实现连续工作。
半导体激光器具有体积小、效率高等优点，广泛应用于激光通信、印刷制版、光信息处理等方面。
一、半导体激光器的结构与工作原理1.半导体激光器的工作原理。
半导体材料多是晶体结构。
当大量原子规则而紧密地结合成晶体时，晶体中那些价电子都处在晶体能带上。
价电子所处的能带称价带（对应较低能量）。
与价带对应的高能带称导带，价带与导带之间的空域称为禁带。
当加外电场时，价带中电子跃迁到导带中去，在导带中可以自由运动而起导电作用。
同时，价带中失掉一个电子，相当于出现一个带正电的空穴，这种空穴在外电场的作用下，也能起导电作用。
因此，价带中空穴和导带中的电子都有导电作用，统称为载流子。
没有杂质的纯净半导体，称为本征半导体。
如果在本征半导体中掺入杂质原子，则在导带之下和价带之上形成了杂质能级，分别称为施主能级和受主能级。
激光的应用及设计原理
激光的应用及设计原理一、激光的应用激光是一种高度集中的光束，具有独特的特性，因此在各个领域有着广泛的应用。
以下是一些激光的常见应用：1.激光切割：激光切割利用高能密度的激光束将材料切割成所需形状。
这种技术广泛应用于金属加工、电子制造、汽车制造等行业。
激光切割具有高精度、高效率、无污染等优点。
2.激光打标：激光打标是利用激光束对物体表面进行刻印、标记的技术。
它被广泛应用于电子产品、饰品、医疗器械等行业。
激光打标具有永久性、高精度、高可靠性的优点。
3.激光测量：激光测量利用激光束的特性测量距离、速度、角度等物理量。
它在建筑、地理测量、航空航天等领域有着广泛的应用。
激光测量具有非接触性、高精度、高速度的特点。
4.激光治疗：激光治疗利用激光的特定波长和能量向人体组织传递能量，以达到治疗的目的。
它被应用于皮肤美容、眼科、牙科等医疗领域。
激光治疗具有无创伤、高精准、恢复快等优点。
二、激光的设计原理激光的设计原理基于三个基本元素：激活介质、能量泵浦系统、光腔。
1.激活介质：激活介质是激光器中的关键组成部分，它能够将输入的能量转换为激光辐射。
常见的激活介质有气体（如CO2、氩）、固体（如Nd:YAG）、液体（如染料）等。
不同的激活介质决定了激光的波长和特性。
2.能量泵浦系统：能量泵浦系统是向激活介质提供所需能量的装置。
它可以通过电磁辐射（如闪光灯、电弧）、光的吸收（如半导体激光器）、化学反应等方式提供能量。
能量泵浦系统的设计和选择直接影响激光器的效率和输出功率。
3.光腔：光腔是激光器中的光学共振腔，用于放大激活介质产生的光。
光腔通常由两个平行的反射镜组成，一个是半透明的输出镜，另一个是高反射率的反射镜。
光腔的长度和反射镜的反射率决定了激光器的输出功率和频率特性。
激光器的工作过程可以简单描述如下：1.能量泵浦系统向激活介质提供能量，激活介质吸收并储存这些能量。
2.通过光腔中的反射镜，激活介质产生的光在腔内来回反射，逐渐被放大。
aopt子脉冲参数-概述说明以及解释
aopt子脉冲参数-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分是对于整篇文章的简要介绍，可以包括背景知识、研究目的以及文章结构的说明。
下面是一种可能的写作方式：引言部分主要介绍了本文的主题——AOPT子脉冲参数。
AOPT是Abnormal Optical Pulse Train的缩写，是一种光学脉冲信号，在光通信领域有着广泛的应用。
而AOPT子脉冲参数则是研究和探索AOPT信号中的关键指标和特性的一部分。
本文旨在对AOPT子脉冲参数进行全面深入的研究，并揭示其在光通信系统中的重要性和实际应用价值。
通过对脉冲参数的定义以及AOPT子脉冲参数的意义进行详细阐述，本文将为读者提供关于AOPT子脉冲参数的全面理解和认识。
本文的结构如下: 引言部分将对AOPT子脉冲参数的研究背景和意义进行介绍；正文部分将对脉冲参数的定义和AOPT子脉冲参数的意义进行详细讨论和分析；结论部分将对全文的主要内容进行总结，并展望未来对AOPT子脉冲参数的进一步研究方向。
通过对AOPT子脉冲参数的深入研究和分析，本文旨在为光通信领域的研究者和从业者提供有价值的参考和指导，以促进AOPT子脉冲参数的进一步应用和发展，推动光通信技术的创新与进步。
1.2文章结构文章结构是指文章的组织框架和内容安排。
一个合理的文章结构能够使读者更好地理解文章的主题和论点，同时也能提高文章的可读性和逻辑性。
在本文的内容中，文章结构可以按照以下方式来进行组织：1. 引言：介绍文章的背景和意义，引起读者的兴趣，明确文章的目的和主题。
- 1.1 概述：简要介绍脉冲参数和AOPT子脉冲参数的概念及其在相关领域中的应用。
- 1.2 文章结构：说明文章的组织框架，包括各个章节的主要内容和逻辑顺序。
- 1.3 目的：明确论述本文的目标，阐述本文的重要性和价值。
2. 正文：详细介绍脉冲参数的定义和AOPT子脉冲参数的意义，分析其相关理论和实际应用。
- 2.1 脉冲参数的定义：详细解释脉冲参数的概念，包括主要参数的定义、计算方法和物理意义。
激光器标定与校准方法及误差控制
激光器标定与校准方法及误差控制激光器是一种利用激光的特性产生的强聚焦光束的设备。
它在许多领域中被广泛应用，如激光切割、激光测距、激光打标等。
激光器的性能直接影响着这些应用的精度和可靠性。
因此，激光器的标定与校准以及误差的控制显得尤为重要。
激光器标定是通过测量激光器的输出物理量与真实数值之间的差异来评估激光器的性能，从而得到一个准确的激光器参数。
常见的激光器标定物理量包括激光功率、频率、波长、模态以及激光束质量等。
激光功率标定是指测量激光器的输出功率，并与标准功率进行比较。
频率和波长标定是通过与知名频率或波长参考设备进行比较来进行的。
模态标定则涉及到测量激光器输出模态的数量和特性。
激光束质量标定是用来评估激光器输出光束的质量和稳定性。
为了达到准确的激光器标定结果，需要进行一系列的校准步骤。
首先，需要选择合适的校准设备和方法。
校准设备应具备高精度和可靠性，并且与被校准的激光器具有相似的工作特性。
选择合适的校准方法可以根据具体激光器的类型和要求来确定。
例如，对于激光功率的校准，可以使用功率计来进行测量。
对于频率和波长的校准，可以使用干涉仪或频谱分析仪等设备。
校准方法的选择要根据实际应用需求和准确性要求进行判断。
其次，进行校准时需要注意环境的稳定性和干扰因素的控制。
环境的温度、湿度、振动以及空气质量等因素都会对激光器的性能产生影响。
在进行校准时，应尽量在稳定的温度和湿度条件下进行，并避免外部干扰。
此外，还需要注意校准设备和被校准激光器之间的适配和连接，保证传输的准确性和稳定性。
误差控制是激光器标定和校准的关键一步。
通过对误差进行分析和评估，可以帮助我们了解激光器的性能和潜在问题，从而采取合适的校准措施进行误差的控制。
常见的误差来源包括仪器误差、环境误差、人为误差等。
仪器误差可以通过对校准设备的准确性和可靠性进行评估来控制。
环境误差可以通过保持稳定的环境条件和对环境因素进行监控和控制来减小。
人为误差可以通过严格的标定和校准流程以及培训和操作规范来减小。
激光器基本参数
激光器基本参数概述激光器是一种产生和放大激光光束的装置。
它是由激活介质、能量泵浦源和光学谐振腔构成的。
激光器的基本参数是指对其性能进行评估和描述的一组关键指标。
本文将介绍激光器的基本参数及其意义。
参数一：波长（Wavelength）激光器的波长是指激光输出的电磁波在真空中传播一个周期所需要的时间，通常以纳米（nm）为单位表示。
不同波长的激光具有不同的特性和应用领域。
例如，可见光范围内的激光器常用于显示技术、医学和通信领域。
参数二：功率（Power）功率是衡量激光器输出能量大小的参数，通常以瓦（W）为单位表示。
功率决定了激光器在特定应用中的作用效果和覆盖范围。
高功率激光器广泛应用于材料加工、切割、焊接等领域，而低功率激光器则常用于医疗美容、激光打印等应用。
参数三：脉冲宽度（Pulse Width）脉冲宽度是指激光器输出的脉冲持续时间，通常以纳秒（ns）为单位表示。
脉冲宽度对于某些特定应用非常重要，比如激光雷达、材料加工中的精细切割等。
较短的脉冲宽度可以提供更高的精确性和分辨率。
参数四：重复频率（Repetition Rate）重复频率是指激光器单位时间内发射脉冲的次数，通常以赫兹（Hz）为单位表示。
不同应用对于重复频率有不同要求。
例如，医学领域中的眼科手术需要高重复频率来确保稳定和连续的能量输送。
参数五：束径（Beam Diameter）束径是指激光器输出光束在传播过程中截面直径的大小，通常以毫米（mm）为单位表示。
束径直接影响到激光器在目标上聚焦后的焦斑大小和能量密度。
小束径可以实现更高的聚焦能力和更高的功率密度。
参数六：发散角（Divergence Angle）发散角是指激光器输出光束扩散的角度，通常以毫弧度（mrad）为单位表示。
发散角决定了激光束在传播过程中的扩散程度，对于一些需要长距离传输的应用非常重要。
参数七：稳定性（Stability）稳定性是指激光器输出功率和波长随时间和环境变化的程度。
激光原理实验
激光原理实验激光安全须知实验一Nd3+:YAG激光器的安装与调试实验二Nd3+:YAG激光器参数测量实验三高斯光束远场发散角测量实验四氦氖激光器模式测量实验五电光调Q脉冲YAG激光器实验六KTP晶体倍频YAG激光器实验七YAG激光放大器激光安全须知1 大功率调Q脉冲激光装置所在地应有明确标志，非实验人员不得进入激光工作区域。
2 不可直视激光束(迎着激光束射来的方向看)和它的反射光束，不允许对激光器件做任何目视的准直操作。
3 对于不可见的红外激光束，实验者更应了解实验的光路布局，并避免使自己的头部保持在激光束高度所在的水平面内。
4 实验区域内不应存在任何带有闪亮表面的物体。
实验者应从身上除去此类饰物、手表与徽章等。
5 不可在有激光照射的情况下移动任何反射镜、光阑、能量汁探头和光谱仪器等。
6 不允许将激光束瞄准任何人体、动物、车辆、门窗和天空等。
对于由此而带来的对目的物的伤害，操作者负有法律责任。
7 不得在未停机或未确认储能元件均已放电完毕的情况下检修激光设备，避免造成电击伤害。
实验一Nd3+:YAG激光器的安装与调试一、实验目的1、通过对Nd3+:Y AG激光器的安装与调试熟悉固体激光器的结构和工作原理。
2、学会调整光学谐振腔的基本方法。
3、要求将激光器调整到有最佳输出状态。
二、仪器设备YAG棒：φ6Х80mm 脉冲氙灯：φ6Х80mm 半反镜透过率：T=80%谐振腔长：500mm 储能电容：100μF 聚光腔：1个激光电源：1台水冷设备：一套光学平台及支架：一套黑相纸：若干红光LED指示光源光源：一支小孔光阑：一个三、实验原理1、固体激光器基本结构YAG 棒图1、固体激光器基本结构固体激光器主要由工作物质，激励源和光学谐振腔三部分组成，其结构如图1。
本实验用激光器，工作介质φ6×80mm，泵灯为脉冲氙灯，尺寸为φ7×80mm，聚光腔采用镀银金属腔。
聚光腔的作用是使光泵发出的光更有效地集中照射到工作物质上，从而提高激光器的总体效率。
激光的相干时间
激光的相干时间激光是一种高度相干的、高能量的光束，具有众多应用领域，如通信、医疗、材料处理、测量医学等。
在激光科学中，相干时间是一个关键的概念，对于理解激光的性质和设计相关的实验和应用非常重要。
相干时间是激光的一个基本特性，指的是光波在相干区内维持相干的时长。
也就是说，当光波在相干区内扫过一定的时间后，它们会失去相干性并表现出一些不同的性质。
相干时间决定了激光在时间和频率上的性质，并且可以用来计算激光的线宽和配合波长。
因此，精确测量激光的相干时间对于理论研究和实际应用都是至关重要的。
激光的相干时间可以通过多种方法来测量。
其中一种方法是使用李曼-亚普诺夫干涉仪来测量，该仪器可以对光波的相对相位进行精确的测量，并且可以确定激光的相干时间和线宽。
另一种方法是使用各向异性晶体来测量激光的相干时间，因为这些材料可以将入射光的平均功率转换为成分功率，从而确认相干时间。
这些方法都需要仪器的高精度和仪器的高精度，以确保得到准确的结果。
激光的相干时间还可以通过其谱线宽度来确定。
谱线宽度是定义激光的时间分辨率的一个统计值，因为它反映了光波的起伏。
当一个光波以不同速度旋转时，谱线会因光波之间的相位差异而出现扩散。
这些谱线的宽度是光波的相干时间的倒数。
因此，通过测量谱线宽度可以间接地确定激光的相干时间。
激光的相干时间是光学领域的一个基本参数，对于激光的理论研究和实际应用都有关键作用。
在激光制备、材料加工、光纤通信、精密仪器测量、医疗设备等领域应用，相干时间都是必不可少的概念。
光学科学家已经开发出多种方法来测量相干时间，以确保激光的质量和稳定性。
随着技术的不断发展，未来相干时间的测量方法和激光应用领域也将继续扩展和发展。
光纤激光器频率与功率相关性
光纤激光器频率与功率相关性光纤激光器是一种利用光纤作为增益介质的激光器。
它具有高效、高质量、高功率输出等优点，被广泛应用于光通信、材料加工、医疗和科学研究领域。
在使用光纤激光器时，频率和功率是两个重要的参数。
频率是指光波的振动频率，频率高低直接影响到激光的颜色和相位。
功率是指激光输出的能量，决定了光纤激光器的输出强度和激光束的质量。
在本文中，我们将探讨光纤激光器频率与功率的相关性，并对其进行深入的分析。
首先，我们需要了解光纤激光器频率和功率的基本概念和测量方法。
光纤激光器的频率一般以兆赫兹（MHz）或千赫兹（kHz）为单位，可以通过测量光波的振动周期来确定。
光纤激光器的功率一般以瓦特（W）为单位，可以通过测量激光的能量和时间来确定。
光纤激光器的频率和功率都是由激光器内部的电子能级结构和泵浦光源的特性确定的。
其次，我们将探讨光纤激光器频率和功率之间的关系。
频率和功率在光纤激光器中是相互关联的。
一方面，由于光波的频率与其能量成正比，因此高频率的激光束有较高的能量。
因此，当我们调整光纤激光器的频率时，通常也会对功率进行调整。
另一方面，激光器的输出功率也会受到其他因素的影响，例如激光器的泵浦功率、光纤的长度和材料特性等。
因此，在实际应用中，我们需要综合考虑频率和功率，以实现最佳的激光效果。
需要注意的是，光纤激光器频率和功率的相关性是一个复杂的问题，涉及到多个因素的综合影响。
例如，光纤激光器的材料、激光波长、激光输出方式等都会对频率和功率产生影响。
此外，光纤激光器的频率和功率也与外界环境的温度、压力和湿度等因素密切相关。
因此，在设计和使用光纤激光器时，我们需要对这些因素进行综合考虑，以保证激光器的稳定性和性能。
在总结和回顾本文时，我们可以得出以下结论：光纤激光器的频率和功率是相互关联的，调整其中一个参数通常会对另一个参数产生影响。
在实际应用中，我们需要根据具体需求和环境条件来选择和调整光纤激光器的频率和功率，以实现最佳效果。
激光测距论文
摘要激光测距技术是随着激光技术的出现而发展起来的一种精密测量技术，因其良好的测距性能而广泛应用在军事和民用领域。
激光测距方法从原理上主要分为相位法测距和脉冲法测距两种。
本文将脉冲激光测距和相位激光测距进行了原理分析与比较,根据课题设计需要选择了测程远、精度高、成本低且结构简单的脉冲激光测距作为设计方法。
本文对组成脉冲激光测距系统的几个重要单元电路做了深入研究。
主要包括激光发射电路、激光接收电路、高精度时间测量电路、单片机以及LCD显示。
在发射电路中采用集成芯片LM555和74LS123设计的窄脉冲发生电路。
在接收电路中对回波信号的放大、滤波、整形和时刻鉴别进行了分析和研究，对已有的时刻鉴别电路做了对比与选择,设计了前沿时刻鉴别电路,有效地减小了由于幅度的随机抖动而引起的误差。
脉冲飞行时间测量精度直接影响着脉冲激光测距系统的整体测距精度,因此在高精度计时电路中采用了高精度计时芯片TDC—GP2测量脉冲飞行时间,不仅使电路结构变得简单,而且有效地提高了计时精度。
关键词：激光测距；脉冲法；发射电路；接收电路；高精度计时ABSTRACTWith the development of laser technology，laser ranging becomes a new precise measurement technology, and is extensively used in the military and civil field for its high accuracy.The laser range finder is divided into pulse and phase two types at present.This paper analyzed the pulse laser range finder and phase laser range finder，chose the pulse laser range finder as the research method because of high precision，low cost and simple structure.The paper had been done deeply study of pulse laser measuring system, mainly including the laser emitting circuit, the laser receiving circuit, the high precision time measurement circuit,single chip and LCD display. The narrow pulse generating circuit was designed using LM555 and 74LS123 integrated chip in the emitting circuit.In the receiving circuit analyzed and studied for the signal of echo amplification, filtering, shaping and time identify circuit，cutting edge moment discrimination circuit are designed to reduce the error of due to amplitude random jitter by comparison and selection the existing time discrimination circuit.Pulse time of flight measurement accuracy directly affects the whole measurement of the pulse laser ranging system accuracy, so high precision time measurement chip TDC—GP2 is used measurement pulsed time of flight in the high precision time measurement circuit.It not only makes the circuit structure become simple but also improves accuracy.Key words：Laser range finder；Pulse method；Emitting circuit；Receiving circuit；High precision time measurement目录第一章绪论 (1)1.1课题研究背景及意义 (1)1.2国外研究现状 (2)1.3课题研究容 (3)第二章激光测距系统理论分析与设计 (4)2.1激光技术 (4)2.1.1激光简介 (4)2.1.2激光及其产生 (6)2.1.3激光的特性 (8)2.1.4激光器的基本组成 (9)2.1.5激光器的种类 (10)2.1.6激光器的选择 (11)2.1.7半导体激光二极管的特性 (12)2.2激光测距原理 (15)2.2.1相位法激光测距 (15)2.2.2脉冲法激光测距 (17)2.2.3两种测距方式的性能分析及其对比 (19)2.2.4激光测距的要求与方法的选择 (20)第三章系统总体方案与电路设计 (21)3.1系统总体方案 (21)3.1.1系统基本组成 (21)3.1.2系统工作流程 (22)3.2系统电路的设计 (23)3.2.1激光发射电路的设计 (23)3.2.1.1窄脉冲发生电路 (23)3.2.1.2激光驱动电路 (28)3.2.1.3半导体激光器 (31)3.2.2激光接收电路的设计 (32)3.2.2.1接收光路 (32)3.2.2.2光电探测器 (34)3.2.2.3放大电路 (37)3.2.2.4比较整形电路 (41)3.2.2.5时刻鉴别电路 (43)3.2.2.6高压产生电路 (45)3.2.3高精度计时电路 (47)第四章单片机与液晶显示 (51)4.1单片机 (51)4.1.1 AT89C51简介 (52)4.1.2 AT89C51主要特性 (52)4.1.2 AT89C51引脚说明 (53)4.1.3 AT89C51外围电路 (55)4.2液晶显示 (55)4.2.1 LM016L简介 (56)4.2.2 LM016L引脚说明 (56)4.2.2 LM016L外围电路 (57)第五章总结 (57)致 (59)参考文献 (60)附录一激光测距仪程序框图 (61)附录二激光测距仪程序 (62)第一章绪论1.1课题研究背景及意义随着科学技术的不断发展，人们在民用和军事领域对距离测量的需求日益增加。
光通信用高速直接调制半导体激光器的测量方法
光通信用高速直接调制半导体激光器的测量方法光通信用高速直接调制半导体激光器是光纤通信中常用的一种光源。
为了确保其性能稳定和可靠，需要对其进行一系列测量和测试。
以下是关于光通信用高速直接调制半导体激光器的50条测量方法，并进行详细描述：1. 光谱测量：使用光谱仪对激光器的输出光谱进行测量，以确定其中心波长和光谱纯度。
2. 输出功率测量：使用功率计测量激光器在给定电流和温度下的输出功率。
3. 波长调谐测试：控制激光器的温度和电流，测量其输出波长随温度和电流的变化情况。
4. 相位噪声测试：使用频谱分析仪测量激光器的相位噪声，以评估其可用于调制和解调的性能。
5. 调制带宽测试：通过测量激光器输出光的响应速度来评估其调制带宽。
6. 脉冲响应测试：通过输入脉冲信号，并测量激光器输出光的时间响应来评估其响应速度和脉冲特性。
7. 直接调制混频测试：将激光器输出光与微波信号混合，测量混频信号的特性，如幅度、频率和相位。
8. 噪声谐波测试：测量激光器输出光的噪声谐波情况，以评估其噪声特性。
9. 直接调制耦合效率测试：测量激光器输出光的耦合效率，即将光耦合到光纤中的能力。
10. 跳模测试：通过测量激光器输出光的跳模特性来评估其输出光的稳定性和功率峰值。
11. 温度稳定性测试：通过控制激光器的温度并测量输出光功率的变化来评估其温度稳定性。
12. 效率测试：测量激光器的效率，即输入电功率与输出光功率之间的比值。
13. 相位与频率特性测试：通过输入调制信号并测量其在激光器输出光中引起的相位和频率变化来评估其调制特性。
14. 灯丝电流测试：测量激光器灯丝电流以确定激光器的工作状态。
15. 泵浦电流测试：测量激光器泵浦电流以评估其性能和稳定性。
16. 泵浦功率测试：测量激光器泵浦功率以评估其工作状态和光输出特性。
17. 高温性能测试：将激光器暴露于高温环境中并测量其输出性能，以评估其高温运行能力。
18. 耐受性测试：测量激光器对温度变化、振动、湿度等外部环境因素的耐受能力。
光电探测器原理优势及其计量特性
光电探测器原理优势及其计量特性光电探测器是一种能够将光信号转换为电信号的设备，广泛应用于光学领域的测量、通信、能源以及医疗等各个领域。
本文将介绍光电探测器的原理优势以及其计量特性。
光电探测器的原理基于光电效应，即光子能量被吸收后，会产生光电子从而产生电流。
根据不同的光电效应，光电探测器主要包括光电二极管、光电倍增管、光电三极管、光电子频闪管等多种类型。
这些光电探测器都有各自的特点和适用范围。
首先，光电探测器具有高灵敏度的优势。
由于光电探测器可以将微弱的光信号转换为电信号，使得我们能够检测到远离我们的光源，并且可以通过信号放大器将微弱的信号转换为可观测的电信号。
在很多应用中，特别是在光学信号的测量中，高灵敏度是非常重要的，因为它能够帮助我们获取更多的信号信息。
其次，光电探测器具有宽波长范围的优势。
不同类型的光电探测器具有不同的波长响应范围，从紫外到红外甚至更长波长范围内都可以进行光信号的探测。
这使得光电探测器在各种应用中都能够发挥作用，如研究红外光信号、太阳能电池、激光测量等领域。
此外，光电探测器具有快速响应的优势。
由于光电探测器将光信号转换为电信号的过程十分迅速，其响应时间可以达到纳秒甚至更快的级别。
这使得光电探测器在高速测量和通信方面有着广泛的应用，如光纤通信系统中的光电转换模块、雷达信号检测等。
光电探测器的计量特性也是我们需要考虑的重要因素之一。
对于光电探测器的计量特性，主要包括灵敏度、线性度、响应时间、频率响应等。
首先是灵敏度，它是光电探测器转换光信号为电信号的能力的度量。
通常使用安培/瓦特(A/W)来表示，表示每瓦特入射光功率所产生的电流输出。
当光电探测器具有较高的灵敏度时，其可以更好地检测到微弱的光信号，提高检测灵敏度。
其次是线性度，即光电探测器的输出电流与光信号的输入之间的关系程度。
严格的线性度表示光电探测器的输出电流与光信号的输入成正比。
线性度越高，光电探测器在各种测量应用中的准确性和稳定性就越高。
光学仪器的原理与测量方法
光学仪器的原理与测量方法光学仪器是利用光学原理和技术来进行测量、观测和探测的设备，广泛应用于科研、制造、医疗及通信等领域。
本文将从原理和测量方法两个方面介绍光学仪器的相关知识。
一、光学仪器的原理1. 光的传播方式：光在真空中传播速度为光速，经过不同介质会发生折射、反射、散射等现象。
光学仪器利用光的传播方式来实现测量和观测的目的。
2. 光的干涉与衍射：干涉是指两束光波的叠加产生明暗条纹的现象，衍射是指光通过孔径或物体边缘时发生的弯曲或偏折现象。
干涉与衍射现象的利用使得光学仪器可以测量光的波长、距离等参数。
3. 光的吸收与发射：光与物质相互作用时，会发生吸收与发射。
利用光的吸收与发射特性，光学仪器可以实现物质成分的分析和检测。
4. 光的偏振：光的偏振是指光波中电场振动方向的特点。
光学仪器利用光的偏振性质，可以实现对偏振光的测量和调整。
5. 光的相干性：光的相干性是指光波间相位关系的统计特性。
利用光的相干性，光学仪器可以提高图像的清晰度和分辨率。
二、光学仪器的测量方法1. 光强测量：光强测量是指对光波的强度进行定量测量。
常见的光强测量方法有光电池测量、光功率计测量等。
光电池测量利用光电效应将光信号转化为电信号，通过测量电流或电压来间接计量光强。
光功率计测量则基于光辐射效应，通过测量光在单位时间内通过的能量来获得光强。
2. 光谱测量：光谱测量是对光的频率或波长进行测量的方法。
光谱仪是光学仪器中常用的光谱测量装置，可以将光信号分解为不同频率或波长的成分，从而获得光谱图像。
光谱测量广泛应用于物质成分的分析、光源标定等领域。
3. 光相位测量：光相位测量是指对光波的相位进行测量的方法。
通过光的干涉现象，可以实现光波的相位测量。
常见的光相位测量方法有干涉仪测量、迈克尔逊干涉仪测量等。
光相位测量在光学工程中具有重要的应用，如光学薄膜厚度测量、光学表面形貌测量等。
4. 光学显微镜：光学显微镜是一种通过光学放大来观察微小物体的仪器。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(1)
F ig. 1 T he m easu ring m ethod p reven ting d istu rbance of sp atial rad iation
图 1 防止空间辐射干扰的探测方法
F ig. 2 L a ser w avefo rm 图 2 装置总体输出的激光波形
2 激光束发散度的测定
In th is p ap er, the p u lse w id th (FW HM ) , d ivergence and linew id th, w h ich a re p a ram eters fo r p rop erties in tim e, sp ace and frequency dom a in s, of la ser ou tp u t from a 1010W h igh pow er tunab le N d: g la ss la ser sys2 tem a re m ea su red. In h igh pow er la ser system , it is d ifficu lt to m ea su re these p a ram eters becau se of sa tu ra2 tion of m ea su ring system , co llim a ting of la ser rou te, d istu rbance of sp a tia l rad ia tion s and inconven ience of op era ting huge la ser system m any tim es. A fter ca refu l con sidera tion of m ea su rem en t m ethod s, the rela tively better m ethod s a re adop ted. A nd thu s the m o re p recise resu lts a re ga ined. T he exact p u lse w id th of la ser is ob ta ined after exclud ing the effect of respon sing tim e of m ea su ring system on m ea su red la ser p u lse w id th. B e2 cau se its conven ience and accu racy, w edge is u sed in d ivergence m ea su rem en t. In o rder to get linew id th, the frequency of la ser is doub led and then fo rm ed a in terference ring after F - P eta lon p la te. T h rough th is in ter2 ference ring, the linew id th can be ca lcu la ted ea sily. T he p a ram eters of la ser a re a s fo llow ing: Pu lse w id th (FW HM ) , 4n s; D ivergence ang le, 0. 36m rad, w h ich 9. 7 tim es the d iffraction lim it ang le; L inew id th, 6. 5× 10- 4nm. W ith la ser of such good p u lse w id th, d ivergence and linew id th p rop erties, g rea t p rog resses in field s (such a s in teraction betw een h igh pow er la ser and m a teria ls and m o lecu la r, b io log ica l p hysics, a tc. ) a re ex2 p ected.
围为两个量级。因此, 若入射光强偏小, 由于随着 n 的增大, 光能量密度 E ( rn) 越来越小, 最
后低于胶片记录阈值 E T , 不再留下感光痕迹, 这样, 焦斑数量太少, 其半径也都很小, 将降低
测量精度; 若入射光强偏大, 超出了线性范围时, 焦斑周围有晕, 其半径难以确定, 这样的焦
斑应弃去。使用读数显微镜测量了各焦斑直径 D 1, D 2, …, D n, …, 并对数据进行处理[2], 得到
F ig. 7 (a) T he p ho tog rap h ic p la te of in terference fringe; and (b) T he b lacken ing scann ing cu rve 图 7 (a) 干涉环照片; (b) 相应的黑度扫描曲线
致 谢 感谢上海光机所梁向春、周复正和安徽光机所刘佩田、王佩琳等同志的帮助和有益的讨论。
摘 要 在万兆瓦可调谐钕玻璃激光装置上, 对激光束时空特性参数—脉宽、发散度及 线宽等进行了测量, 获得了较精确的测量结果。 关键词 高功率激光 脉宽 发散度 线宽 ABSTRACT T he m ea su ring m ethod s and resu lts of p u lse w id th (FW HM ) , d ivergence and linew id th of la ser ou tp u t from a 1010W tunab le N d: g la ss la ser system a re in troduced . KEY WO RD S h igh pow er la ser, p u lse w id th (FW HM ) , d ivergence, linew id th
表 1 焦斑列参数表 Table 1 Param eters of spots
D i mm
Γ%
Ηm rad
ΗΑ
0. 80
72
0. 38 10. 3
0. 88
82
0. 42 11. 4
0. 96
86
0. 46
12. 4
1. 05
90
0. 50
13. 5
表1的数据可作出图5的曲线。根据国内外衡量
1. 12
M EASUREM ENTS O F PRO PERT IES IN T IM E, SPACE AND FREQUENCY O F 1010W H IGH POW ER LASER
Guo D ahao, W ang Shengbo, Hong X in, W u Hongx ing, D a i Yu sheng Institu te of H ig h- p ow er laser T echnology , U n iv ersity of S cience and T echnology of C h ina, H ef ei, 230026
F ig. 5 Focu sed energy v s d ivergence Η 图 5 能量可聚焦度与发散角关系曲线
F ig. 6 T he schem e of m ea su ring linew id th 图 6 测量谱线宽度的示意图
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
衰减片而射入光楔, 光楔第一个表面反射率为 R 1 (R 1= 70% ) , 第二个表面反射率为 R 2 (R 2=
100% ) , 两表面间夹一个小角度。在透镜焦平面处放置黑相纸或照相胶片时, 即可记录到烧
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
了表1的结果。表中, Γ 代表在相应发散角 Η(Η= D f ) 范围内占有的能量与光束总能量的比值。 根据测量时通过透镜的光束口径为 5 70mm , 光 波 长 Κ= 1. 06Λm , 可 由 爱 里 斑 公 式 Α= 2144Κ Υ 得到衍射极限角 Α= 0. 037m rad (这里 Α指全角而非半角) , 故表中最后一列 Η Α给出 了实际发散角相当于衍射极限角的倍数。按照
436
强激光与粒子束
第8卷
按照上述测量方法和公式, 并假定倍频激光与基频激光的线宽是一致的, 得到了华光装 置振荡级输出的线宽为6. 5×10- 4nm。线宽这样窄是因为激光振荡器采取了预脉冲技术与插 入 F - P 标准具等措施[3], 实现了单纵模运转, 图7也证明了激光器工作在单纵模状态。此外, 使用了W P - 1平面光栅谱仪测量了钕玻璃激光装置的波长调谐范围为 ∆Κ≥28. 6nm。
第4期
郭大浩等: 高功率激光的时间、空间和频率特性的测量
435
蚀或感光光斑列, 其光斑半径依次为 r1, r2, …, rn, …, 而且他们的强度比是已知的, 这是一
列远场焦斑, 如图4所示。要摄得有用的焦斑列的前提是入射激光强度要合适。因为胶片感光
强度的线性范围是有限的, 例如上海 GB 21°胶片, 据上海光机所多次实验的经验, 其线性范
强激光与粒子束
第8卷
响应时间小于5n s) , 因此我们得到的脉宽显示值 ∃ t′, 应比其实际值 ∃ t 为大。为得到实际的脉
宽, 使用脉宽已知为30p s 的锁模激光对上述探测系统响应时间进行标定。标定结果为: 本探测
系统的响应时间宽度 ∃Σ≈ 3n s。因此, 用它测得的脉冲实际脉宽ห้องสมุดไป่ตู้
∃ t = [ (∃ t’) 2 - (∃Σ) 2 ]1 2 = (52 - 32) 1 2 = 4n s
第9卷 第3期 1997年8月