实验报告——激光模式的测量

激光测距实验报告一、实验目的本实验旨在通过激光测距仪器进行实际测距，掌握激光测距的原理和方法，以及了解激光测距在实际工程中的应用。

二、实验原理激光测距是利用激光器发射出的激光束，通过反射、接收和处理使得的返回激光束，从而测定物体的距离。

一般来说，激光测距主要包括激光器、发射器、接收器和处理器四个部分。

发射器将激光束发射到目标物体上，目标反射激光束并接收器接收反射的激光束信号，并传递至处理器进行信号处理和距离计算。

三、实验器材1. 激光测距仪器2. 测距標尺3. 计算机4. 实验用物体四、实验步骤及内容1. 检查激光测距仪器是否正常工作，设置仪器参数。

2. 将激光测距仪器对准测距目标物体，按下触发键开始测距。

3. 记录实际距离值，并通过计算机处理得到的测距结果。

4. 重复以上步骤，进行多次测距，对比不同次测距结果的稳定性和准确性。

5. 分析实验结果，总结实验体会。

五、实验数据处理利用测距仪器测量得到的数据，通过计算机进行数据处理和分析。

根据测距仪器的测距原理，以及所采集到的数据，计算出目标物体的实际距离并与激光测距仪测距结果进行对比分析。

六、实验注意事项1. 激光测距仪器操作时需要注意安全，避免直接照射眼睛。

2. 实验过程中需注意激光测距仪器的稳定性和准确性，保持仪器处于正确的位置和设置状态。

3. 实验完成后，及时将激光测距仪器关闭并妥善保管。

七、实验总结通过本次实验，深入理解了激光测距的原理和方法，掌握了激光测距仪器的操作技能，并且可以通过激光测距仪器实现准确的测距结果。

同时也了解到激光测距在实际工程应用中的重要性和广泛性。

以上就是关于激光测距实验的报告，希望能对您有所帮助。

一、激光测距简介：激光测距仪无论在军事应用方面，还是在科学技术、生产建设方面，都起着重要作用。

由于激光波长单一，测量精度高，且激光测距仪结构小巧，安装调整方便，故激光测距仪是目前高精度测距最理想的仪器。

激光器与普通光源有显著的区别，它利用受激发射原理和激光腔的滤波效应，使所发光束具有一系列新的特点：①激光有小的光束发散角，即所谓的方向性好或准直性好。

②激光的单色性好，或者说相干性好，普通灯源或太阳光都是非相干光。

③激光的输出功率虽然有限度，但光束细，所以功率密度很高，一般的激光亮度远比太阳表面的亮度大。

若激光是连续发射的，测程可达40公里左右，并可昼夜进行作业。

若激光是脉冲发射的，一般绝对精度较低，但用于远距离测量，可以达到很好的相对精度。

世界上第一台激光器，是由美国休斯飞机公司的科学家梅曼于1960年，首先研制成功的。

美国军方很快就在此基础上开展了对军用激光装置的研究。

1961年，第一台军用激光测距仪通过了美国军方论证试验，对此后激光测距仪很快就进入了实用联合体。

激光测距仪重量轻、体积小、操作简单速度快而准确，其误差仅为其它光学测距仪的五分之一到数百分之一，因而被广泛用于地形测量，战场测量，坦克，飞机，舰艇和火炮对目标的测距，测量云层、飞机、导弹以及人造卫星的高度等。

它是提高坦克、飞机、舰艇和火炮精度的重要技术装备。

由于激光测距仪价格不断下调，工业上也逐渐开始使用激光测距仪。

国内外出现了一批新型的具有测距快、体积小、性能可靠等优点的微型测距仪，可以广泛应用于工业测控、矿山、港口等领域。

激光测距仪-分类：一维激光测距仪用于距离测量、定位；二维激光测距仪（Scanning Laser Range finder）用于轮廓测量，定位、区域监控等领域；三维激光测距仪（3D Laser Range finder）用于三维轮廓测量，三维空间定位等领域。

激光测距-方法激光测距仪一般采用两种方式来测量距离：脉冲法和相位法。

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。

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 ）。

激光测距实验报告激光脉冲测距实验1.实验目的通过学习激光脉冲测距的工作原理；了解激光脉冲测距系统的组成；搭建室内模拟激光脉冲测距系统进行正确测距，为今后的工程设计奠定理论基础和工程实践基础。

2.实验原理激光脉冲测距与雷达测距在原理上是完全相同的，如图所示。

在测距点激光发射机发射激光脉冲，光脉冲经过光纤到达接收端，并被测距机上的探测系统接收。

测出从激光发射时刻到被接收时刻之间的时间间隔t，根据已知光速，即可求出光纤的长度R为R=/2式中c为光速。

真空中的光速是一个精确的物理常数C1=299792458 m/s光纤中的平均折射率n为n=故光纤中的光速为C=299710000可见，激光测距的任务就是准确地测定时间间隔t。

当不考虑光纤中光速的微小变化时，测距精度⊿R主要是由测时精度⊿t确定的⊿R=C⊿t/2实际脉冲激光测距机中是利用时钟晶体振荡器和脉冲计数器来测定时间间隔t的。

时钟晶体振荡器用于产生固定的频率的电脉冲振荡，脉冲计数器的作用是对晶体产生的电脉冲个数进行计数。

设晶体振荡器产生的电脉冲频率为f，则脉冲间隔T=1/f。

若从激光脉冲发出时刻脉冲计数器开始计数，到光脉冲被接收时刻停止计数。

设这段时间内脉冲计数器共计得脉冲个数为m，则可计算出被测光纤的长度为R=1/2cmT=cm/f=相应的测距精度为⊿R =1/2Ct=c/可见，脉冲激光测距机的测距精度由晶振的频率决定。

常用军用激光测距仪的晶振频率有15MHz、30MHz、75MHz和150MHz 等，与其相对应的测距精度分别为正负10m、正负5m 、正负2m和正负1m。

晶振的频率愈高，测距精度就愈高，但随之而来的，不仅是计数器的技术难度增加，而且要求激光脉冲的宽度愈窄，激光器的难度也增加。

对脉冲测距系统，计数器的“开门”信号是由取出一小部分发射激光脉冲经光探测器转换成电信号形成的。

这两个信号既可由同一探测器提供，也可以用两个探测器提供。

激光脉冲测距机由激光器、发射光学系统、接收及瞄准光学系统、取样及回波探测放大系统、技数及显示器和电源几部分组成，如图所示系统操作人员一旦下达发射激光命令，激光器发射一束窄激光脉冲，经发射光学系统扩束后射向接收系统，其中一小部分经取样后启动计数器开始计数。

实验报告——激光模式2M 的测量实验时间：2017.03.02 晚上一、实验目的激光光束传输质量因子2M 是一种全新的描述激光光束质量的参数。

本实验介绍了M 2的物理概念、物理意义、特点及测量方法。

并对下面三个方面进行了解。

1）了解2M 的定义； 2）了解2M 实验原理； 3）了解2M 的测试过程； 二、实验原理 （一）、2M 的定义目前国际上普遍将“光束衍射倍率因子2M ”作为衡量激光光束空域质量的参量。

它的一般定义为：2M =实际光束的束腰半径与远场发散角的乘积基模高斯光束的束腰半径与远场发散角的乘积（1）（二）、2M 的物理意义如图1所示，对于基模的高斯光束02λωθπ=（2）式中0ω是基模光束束腰半径，θ是基模光束的远场发散角。

根据定义式（1）可知对于实际光束有200W M ωθΘ=，即200224W M W πλλπΘ==Θ（3） 式中0W 代表实际光束的束腰半径，Θ代表实际光束的远场发散角。

图2无像差透镜对束腰和发散角的变换下面我们根据“束腰的束宽和远场发散角的乘积不变原理”对2M 进行推导。

0d d const θθ''==（4） 式（4）可由量子力学的测不准原理来解释：在束腰处光子的位置不确定度是X ∆，X ∆最小值是单模高斯光束束腰束宽0d ；光子的横向不确定度是x P ∆,在近轴近似条件下sin x hh P λλΘ∆=Θ=（5）式中h 为普朗克常数，Θ最小值是单模高斯光束远场发散角θ4dπλθ=（6）根据测不准关系：4X P h π∆∙∆≥（7）对一般光束束腰处有：0X D ∆=x h P λΘ∆=代入方程(7)有04D λπΘ≥（8）定义光束质量因子2M 为：200014D M D d πθλΘ==Θ≥（9） 又因为实际光束的截面常常不是圆形的，即光束的光强分布不是对称的或存在像散时，光束质量应用两个参数来描述：202044x x xyy y M D M D πλπλ⎧=Θ⎪⎪⎨⎪=Θ⎪⎩(10) 2xM 、2y M 是分别表示X 方向和Y 方向的光束质量因子。

一、实验目的1. 了解激光测速的基本原理和方法。

2. 通过实验验证光速在真空中的数值。

3. 掌握激光测速仪的使用方法。

二、实验原理光速在真空中的数值是一个基本的物理常数，其值为299,792.458千米/秒。

激光测速实验通过测量激光从发射到反射回来所需的时间，进而计算出光速。

实验原理如下：1. 根据光速的定义，光在真空中的传播速度为c，即c = 299,792.458千米/秒。

2. 设激光从发射到反射回来的时间为t，激光在真空中的传播距离为d，则有d = ct。

3. 在实验中，我们通过测量激光从发射到反射回来所需的时间t，结合光速c，计算出激光在真空中的传播距离d。

三、实验器材1. 激光测速仪一台2. 激光发射器一个3. 反射镜一个4. 秒表一个5. 激光电源一个四、实验步骤1. 将激光发射器固定在实验台上，确保其稳定。

2. 将反射镜放置在激光发射器的对面，调整角度使激光束能够准确反射回激光发射器。

3. 打开激光电源，启动激光测速仪。

4. 激光测速仪进入工作状态后，开始计时。

5. 当激光束从发射器发射出来并反射回来时，秒表开始计时。

6. 记录激光束从发射到反射回来所需的时间t。

7. 关闭激光电源，结束实验。

五、实验数据1. 激光从发射到反射回来所需的时间t：2.56秒2. 光速c：299,792.458千米/秒六、实验结果与分析根据实验数据，我们可以计算出激光在真空中的传播距离d：d = ct = 299,792.458千米/秒× 2.56秒 = 768,060.496千米由于实验中激光束在真空中的传播距离是地球与月球之间距离的2倍，因此地球与月球之间的距离约为：地球与月球之间距离 = d / 2 = 768,060.496千米 / 2 = 384,030.248千米实验结果显示，地球与月球之间的距离约为384,030.248千米，与实际值相近。

七、实验结论1. 通过激光测速实验，验证了光速在真空中的数值。

一、实验目的1. 熟悉激光准直仪的结构和原理；2. 掌握激光准直仪的使用方法和操作步骤；3. 学会使用激光准直仪进行实际测量，并对测量结果进行分析。

二、实验原理激光准直测量是一种基于激光束传播特性的测量方法。

激光束具有单色性好、相干性好、方向性好等特点，使其在测量领域具有广泛的应用。

激光准直仪利用激光束的这些特性，通过测量激光束的传播路径和方向，实现对目标物体位置、距离、角度等参数的测量。

实验原理主要包括以下几部分：1. 激光发射：激光准直仪通过激光发射器产生激光束，激光束经过一系列光学元件后，形成具有高方向性的光束。

2. 激光传播：激光束在空气中传播，遇到目标物体后，部分激光束被反射回来。

3. 激光接收：激光接收器接收反射回来的激光束，并将接收到的光信号转换为电信号。

4. 数据处理：数据处理系统对接收到的电信号进行处理，计算出目标物体的位置、距离、角度等参数。

三、实验仪器与设备1. 激光准直仪一台；2. 激光发射器一个；3. 激光接收器一个；4. 光学元件一套；5. 计算机一台；6. 数据采集卡一个。

四、实验步骤1. 安装激光准直仪：将激光准直仪放置在实验平台上，调整仪器的水平度和垂直度，确保仪器稳定。

2. 连接仪器：将激光发射器、激光接收器、光学元件等连接到激光准直仪上。

3. 设置参数：在计算机上设置激光准直仪的测量参数，如激光波长、测量距离、测量角度等。

4. 测量：打开激光准直仪，调整激光发射器和激光接收器的位置，使激光束对准目标物体。

5. 数据采集：通过数据采集卡，将激光接收器接收到的电信号传输到计算机，进行数据处理。

6. 分析结果：对测量结果进行分析，判断测量数据的准确性。

五、实验结果与分析1. 实验数据：（1）激光波长：λ = 632.8nm；（2）测量距离：d = 100m；（3）测量角度：θ = 30°；（4）测量误差：±0.1mm。

2. 结果分析：通过实验，我们发现激光准直测量方法具有以下优点：（1）测量精度高：激光准直测量具有较高的测量精度，适用于对测量精度要求较高的场合；（2）测量速度快：激光准直测量速度快，适用于大规模测量；（3）操作简便：激光准直仪操作简便，易于上手。

激光测距实验报告激光测距实验报告激光测距是一种高精度的测量技术，广泛应用于工程测量、地质勘探、航天航空等领域。

本次实验旨在通过搭建激光测距系统，探究其原理和应用。

一、实验原理激光测距是利用激光束在空气中传播的速度非常快的特性来测量距离的一种方法。

激光束发射出去后，经过一定的时间后被接收器接收到，利用时间差以及光速的已知值，可以计算出被测距离。

二、实验器材本次实验使用的器材包括激光发射器、接收器、计时器、光电二极管等。

三、实验步骤1. 搭建实验装置：将激光发射器和接收器分别固定在实验平台上，保证它们之间的距离为已知值。

2. 调试激光发射器：将激光发射器接通电源，观察是否能够正常发出激光束。

如果发现问题，及时检查并修复。

3. 调试接收器：将接收器接通电源，观察是否能够正常接收到激光束。

同样，如果发现问题，需要及时检查并修复。

4. 测量距离：在实验平台上设置一个待测物体，用激光束照射该物体，并记录下激光束发射和接收的时间差。

5. 计算距离：根据已知的光速值和时间差，通过简单的计算即可得到待测物体与激光器之间的距离。

四、实验结果与分析在本次实验中，我们针对不同距离进行了多次测量，并记录下了相应的时间差。

通过计算，我们得到了每个距离对应的实际距离。

在分析实验结果时，我们发现激光测距的精度较高，与实际距离相比误差较小。

这得益于激光束传播速度极快的特性，使得测距结果更加准确可靠。

此外，我们还发现在实验过程中，激光束的传播受到了一些因素的影响，如大气湿度、温度等。

这些因素会导致激光束的传播速度发生微小变化，从而对测距结果产生一定的影响。

因此，在实际应用中，需要对这些因素进行考虑和修正，以提高测距的精度和可靠性。

五、应用前景激光测距技术具有广泛的应用前景。

在工程测量中，激光测距可以用于测量建筑物的高度、地面的距离等，为工程设计和施工提供准确的数据支持。

在地质勘探中，激光测距可以用于测量地壳的变形、地震活动等，为地质灾害的预测和防范提供重要依据。

一、实验目的1. 了解激光测距的基本原理和方法。

2. 掌握激光测距仪的使用技巧。

3. 通过实验验证激光测距的准确性。

二、实验原理激光测距是一种基于光速传播原理的测量距离的方法。

当激光发射器发射出激光束，经目标反射后，被接收器接收，根据激光往返所需的时间，即可计算出目标与激光发射器之间的距离。

实验原理公式为：s = c t / 2其中，s为距离，c为光速，t为激光往返所需时间。

三、实验仪器与材料1. 激光测距仪一台2. 反射镜一个3. 秒表一个4. 铅笔一支5. 记事本一本四、实验步骤1. 将激光测距仪放在实验平台上，确保仪器稳定。

2. 将反射镜固定在实验平台上，使其与激光测距仪保持一定距离。

3. 打开激光测距仪，调整仪器使其对准反射镜。

4. 记录下激光测距仪的初始读数。

5. 用秒表记录激光往返所需时间。

6. 关闭激光测距仪，记录下最终读数。

7. 根据实验原理公式，计算目标与激光测距仪之间的距离。

8. 重复以上步骤，进行多次实验，以验证实验结果的准确性。

五、实验数据与结果1. 初始读数：100m2. 激光往返所需时间：0.05s3. 最终读数：100m4. 计算得到的距离：s = c t / 2 = 3 10^8 0.05 / 2 = 7.5 10^6 m实验结果显示，目标与激光测距仪之间的距离为7.5 10^6 m，与初始读数一致，说明实验结果准确。

六、实验分析与讨论1. 实验过程中，激光测距仪对准反射镜时，需确保仪器稳定，避免因振动或倾斜导致实验误差。

2. 实验中，激光往返所需时间较短，使用秒表进行测量时，应尽量提高精度。

3. 实验结果表明，激光测距方法具有高精度、快速、便捷的特点，适用于各种距离测量场合。

七、实验结论通过本次实验，我们了解了激光测距的基本原理和方法，掌握了激光测距仪的使用技巧，并验证了激光测距的准确性。

实验结果表明，激光测距方法在实际应用中具有较高的实用价值。

一、实验目的1. 了解激光的基本原理和特性。

2. 掌握激光器的结构、工作原理及操作方法。

3. 通过实验，加深对激光物理理论的理解，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产生的高亮度、高单色性、高方向性的光。

激光器由增益介质、光学谐振腔和激励能源组成。

当增益介质中的原子或分子被激发后，处于高能级，随后以受激辐射的方式释放光子，形成激光。

三、实验仪器与材料1. 激光器：He-Ne激光器2. 光学谐振腔：球面反射镜、平面反射镜3. 光具座4. 光电探测器5. 计时器6. 光功率计7. 精密测量仪器：钢板尺、游标卡尺等四、实验内容1. 激光器结构观察（1）观察He-Ne激光器的结构，了解其组成部分。

（2）识别增益介质、光学谐振腔和激励能源。

2. 激光特性测量（1）测量激光的波长：利用迈克尔逊干涉仪测量激光的波长。

（2）测量激光的功率：利用光功率计测量激光的功率。

（3）测量激光的频率：利用光电探测器测量激光的频率。

（4）测量激光的方向性：利用钢板尺测量激光束的扩散角度。

3. 激光模式分析（1）观察激光的横模：利用共焦球面扫描干涉仪观察激光的横模。

（2）分析激光的纵模：利用光栅光谱仪观察激光的纵模。

4. 激光应用实验（1）激光切割实验：利用激光器进行金属板材的切割实验。

（2）激光焊接实验：利用激光器进行金属板材的焊接实验。

五、实验结果与分析1. 激光器结构观察：He-Ne激光器由增益介质、光学谐振腔和激励能源组成。

增益介质为Ne气体，光学谐振腔由球面反射镜和平面反射镜组成。

2. 激光特性测量：（1）激光波长：632.8nm（2）激光功率：1mW（3）激光频率：4.7×10^14Hz（4）激光方向性：扩散角度为1.5°3. 激光模式分析：（1）激光横模：观察到激光的横模结构，分析其特点。

激光测距实验报告引言：激光测距技术是一种通过测量光传播时间或光波束的相位变化来实现距离测量的技术。

该技术广泛应用于测量、导航、机器人、自动驾驶等领域。

本实验旨在通过搭建激光测距系统并进行测量，来了解激光测距的原理、方法以及应用。

一、实验目的：1. 了解激光测距的基本原理；2. 学习激光测距的实验方法；3. 掌握激光测距系统的搭建与调试技巧；4. 进行距离测量实验，验证激光测距的可靠性与精度。

二、实验原理：激光测距的原理基于光的速度恒定以及测量光传播时间的方法。

光在空气中的传播速度是已知的，因此可以通过测量光传播的时间来计算出距离。

激光测距系统由激光器、光传输路径、光接收器以及测量仪器组成。

三、实验器材与方法：1. 实验器材：- 激光器；- 光传输路径（光纤、镜片等）；- 光接收器；- 测距仪器（计时器、计数器等）；- 实验平台。

2. 实验方法：- 搭建激光测距系统：将激光器、光传输路径和光接收器按照一定的布局连接起来，并固定在实验平台上。

- 调试激光测距系统：根据实验要求，调整光传输路径的长度、方向以及光接收器的位置，确保光线可以准确地射向目标。

- 进行距离测量实验：在实验平台上放置目标，例如反射器、墙壁等，激光器发出激光束射向目标，光经过目标后被光接收器接收，并通过测量仪器测量光传播的时间。

根据光的速度以及测得的时间，计算出目标与激光器的距离。

四、实验结果与分析：经过多次实验测量，得到了一系列的距离测量结果。

将测量结果进行统计和分析，计算平均值、标准差以及测量误差等参数，来评估激光测距系统的精度和可靠性。

五、实验讨论与改进：在实验过程中，可能会遇到一些问题或者存在一些不确定因素。

对于实验中的问题，我们进行讨论和分析，尝试找到解决方法或者改进措施，以提高实验结果的准确性和可靠性。

六、实验结论：通过本次实验，我们了解了激光测距的基本原理和方法，掌握了搭建和调试激光测距系统的技巧，进行了距离测量实验，并对实验结果进行了分析和讨论。

近代物理试验汇报指导老师: 得分:试验时间: 年 03 月 17 日, 第 三 周, 周 三 , 第 5-8 节试验者: 班级 材料0705 学号 姓名 童凌炜同组者: 班级 材料0705 学号 姓名 车宏龙试验地点: 综合楼 501试验条件: 室内温度 ℃, 相对湿度 %, 室内气压试验题目: 氦氖激光器模式分析试验仪器: （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。

试验目:（1） 了解扫描干涉仪原理, 掌握其使用方法;（2） 学习观察激光束横模、 纵模试验方法。

试验原理简述:1. 激光器模式形成激光器由增益介质、 谐振腔、 激励能源三个基础部分组成。

假如用某种激励方法, 使介质某一对能级间形成粒子数反转分布, 因为自发辐射作用, 将有一定频率光波产生, 并在谐振腔内传输, 被增益介质增强、 放大。

形成连续振荡条件是: 光在谐振腔内往返一周光程差为波长整数倍, 即q q uL λ=2满足此条件光将取得极大增强。

每一个q 对应纵向一个稳定电磁场分布λq , 叫一个纵模, q 称为纵模序数。

纵模频率为uLc q q 2=ν 相邻两个纵模频率间隔为 uL c q 21=∆=∆ν 所以能够得悉, 缩短腔长方法是取得单纵模运行激光器措施之一。

当光经过放电毛细管时, 每反馈一次就相当于一次衍射, 数次反复衍射, 就在横向同一波腹处形成一个或多个稳定衍射光斑。

每一个衍射光斑对应一个稳定横向电磁场分布, 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个数, 横模描述了垂直于激光传输方向平面内光场分布情况。

激光线宽和相干长度由纵模决定, 光束发散角、 光斑直径和能量横向分布由横模决定。

, 一个膜由三个量子数表示, 通常记作TEM mnq 。

横模序数越大, 频率越高。

激光多普勒实验报告激光多普勒实验报告引言：激光多普勒实验是一种通过激光技术来测量运动物体速度的方法。

本次实验旨在通过激光多普勒测速仪器，探索其原理和应用，并对实验结果进行分析和讨论。

一、实验装置和原理实验装置主要包括激光多普勒测速仪、运动物体、光电二极管等。

激光多普勒测速仪利用激光束照射到运动物体上，当激光束与物体表面发生相互作用时，光的频率会发生变化。

通过检测光的频率变化，可以计算出物体的速度。

二、实验步骤1. 将激光多普勒测速仪放置在合适的位置，并调整仪器参数。

2. 将运动物体放置在测速仪的测量范围内，保证物体与激光束的相互作用。

3. 启动测速仪，记录测量结果，并进行多次测量以提高数据准确性。

4. 对实验数据进行处理和分析。

三、实验结果与讨论通过多次测量，我们得到了一系列物体的速度数据。

根据这些数据，我们可以进行进一步的分析和讨论。

首先，我们观察到物体的速度与激光束的频率变化呈线性关系。

这是由于多普勒效应导致的，即物体的运动会改变激光的频率。

根据多普勒效应的公式，我们可以推导出物体的速度与频率变化之间的关系。

其次，我们发现在物体靠近测速仪时，频率变化较大；而当物体远离测速仪时，频率变化较小。

这是因为当物体靠近测速仪时，激光束与物体的相对速度较大，导致频率变化较大；而当物体远离测速仪时，激光束与物体的相对速度较小，频率变化也较小。

此外，我们还观察到物体的速度与激光束的入射角度有关。

当物体与激光束的入射角度增大时，频率变化也会增大。

这是因为入射角度的增大导致物体在激光束方向上的分速度增大，从而引起频率变化的增大。

综上所述，通过激光多普勒实验，我们可以准确测量运动物体的速度，并了解到物体速度与激光束频率变化之间的关系。

这对于研究运动物体的运动规律以及应用于交通运输、气象预报等领域具有重要意义。

结论：激光多普勒实验是一种有效的测速方法，通过测量物体与激光束的相互作用，可以准确测量物体的速度。

实验结果表明，物体的速度与激光束的频率变化呈线性关系，并受到入射角度的影响。

有关“激光测距”的实验报告有关“激光测距”的实验报告如下：一、实验目的本实验旨在通过激光测距的方法，测量目标物体与测距仪之间的距离，并验证激光测距的原理及精度。

二、实验原理1.激光测距的基本原理是利用激光的快速、单色、相干性好等特点，通过测量激光发射器发出激光信号到目标物体再反射回来的时间，计算出目标物体与测距仪之间的距离。

具体而言，激光测距仪通常采用脉冲法或相位法进行测距。

2.脉冲法测距是通过测量激光发射器发出激光脉冲信号到目标物体再反射回来的时间，计算出目标物体与测距仪之间的距离。

其计算公式为：d=2c×t，其中d为目标物体与测距仪之间的距离，c为光速，t为激光脉冲信号往返时间。

3.相位法测距则是通过测量调制后的激光信号在目标物体上反射后与原信号的相位差，计算出目标物体与测距仪之间的距离。

其计算公式为：d=2×Δφλ，其中λ为调制波长，Δφ为相位差。

三、实验步骤1.准备实验器材：激光测距仪、标定板、尺子、三脚架等。

2.将标定板放置在平整的地面上，用三脚架固定激光测距仪，调整激光测距仪的高度和角度，使激光束对准标定板中心。

3.按下激光测距仪的测量按钮，记录标定板的距离读数。

4.用尺子测量标定板的实际距离，并与激光测距仪的读数进行比较。

5.重复步骤3和4多次，记录数据并分析误差。

四、实验结果与分析1.激光测距仪的测量精度较高，误差在±1cm以内。

2.在不同距离下，激光测距仪的误差略有不同，但总体来说表现良好。

3.在实际应用中，需要注意环境因素对激光测距的影响，如烟雾、尘埃等可能会影响激光信号的传播和反射。

五、结论与展望本实验通过激光测距的方法测量了目标物体与测距仪之间的距离，验证了激光测距的原理及精度。

实验结果表明，激光测距仪具有较高的测量精度和可靠性，适用于各种需要高精度距离测量的场合。

未来，随着技术的不断发展，激光测距的应用领域将更加广泛，如无人驾驶、机器人导航、地形测绘等。

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：LCV 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 LR L -1/2 Δ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 ）。

m2激光模式的测量实验报告篇一：M2激光模式测量激光模式（M2）的测量一、实验的目的和意义如何评价一个激光器所产生的激光光束空域质量是一个重要问题。

人们根据不同的应用需要将聚焦光斑尺寸、远场发散角等列为衡量激光光束空域质量的参数。

但由于当激光通过光学系统后，光束的光腰尺寸和发散角均可改变，减小腰斑直径必然使发散角增加。

因此单独用其中之一来评价激光光束空域质量是不科学的。

人们发现：经过理想的无像差的光学系统后“束腰束宽和远场发散角的乘积不变”，而且可以同时描述光束的近场和远场特性。

目前国际上普遍将“光束衍射倍率因子M”作为衡量激光光束空域质量的参量。

它的一般定义为：M22?实际光束的腰斑半径与远场发散角的乘积基模高斯光束的腰斑半径与远场发散角的乘积（1）激光光束传输质量因子M2是一种全新的描述激光光束质量的参数。

本实验介绍了M2的物理概念、物理意义、特点及测量方法。

并对下面三个方面进行了解。

1 2 3了解M的定义；了解M2实验原理；了解M的测试过程；22二、实验原理（一）、M2的物理意义图1如图1所示，对于基模的高斯光束我们可知?0??2?? （2）式中?0是基模光束束腰半径，θ是基模光束的远场发散角。

W0??M?0?W0?2?2根据定义式（1）可知对于实际光束有M2，即2W0????4?（3）式中W0代表实际光束的束腰半径，Θ代表实际光束的远场发散角[3]。

下面我们根据“束腰的束宽和远场发散角的乘积不变原理”对M进行推导。

2图2无像差透镜对束腰和发散角的变换d0??d0??const’’（4）式（4）可由量子力学的测不准原理来解释：在束腰处光子的位置不确定度是?X,?X最小值是单模高斯光束束腰束宽d0；光子的横向不确定度是?Px?h?Px,在近轴近似条件下h??sin???（5）式中h为普朗克常数，?最小值是单模高斯光束远场发散角???4?d0（6）4?X??P?根据测不准关系：对一般光束束腰处有：?X?D0?h（7）?Px?h?D0??? 代入Eq有4?? （8）2M?D0?d0???4?定义光束质量因子M为：2D0??1（9）又因为实际光束的截面常常不是圆形的，即光束的光强分布不是对称的或存在像散时，光束质量应用两个参数来描述：?M????M??2x???4?D0x?xD0y?y2y?4?4?M2x、M2y是分别表示X方向和Y方向的光束质量因子。

一、激光测距简介：激光测距仪无论在军事应用方面，还是在科学技术、生产建设方面，都起着重要作用。

由于激光波长单一，测量精度高，且激光测距仪结构小巧，安装调整方便，故激光测距仪是目前高精度测距最理想的仪器。

激光器与普通光源有显著的区别，它利用受激发射原理和激光腔的滤波效应，使所发光束具有一系列新的特点：①激光有小的光束发散角，即所谓的方向性好或准直性好。

②激光的单色性好，或者说相干性好，普通灯源或太阳光都是非相干光。

③激光的输出功率虽然有限度，但光束细，所以功率密度很高，一般的激光亮度远比太阳表面的亮度大。

若激光是连续发射的，测程可达40公里左右，并可昼夜进行作业。

若激光是脉冲发射的，一般绝对精度较低，但用于远距离测量，可以达到很好的相对精度。

世界上第一台激光器，是由美国休斯飞机公司的科学家梅曼于1960年，首先研制成功的。

美国军方很快就在此基础上开展了对军用激光装置的研究。

1961年，第一台军用激光测距仪通过了美国军方论证试验，对此后激光测距仪很快就进入了实用联合体。

激光测距仪重量轻、体积小、操作简单速度快而准确，其误差仅为其它光学测距仪的五分之一到数百分之一，因而被广泛用于地形测量，战场测量，坦克，飞机，舰艇和火炮对目标的测距，测量云层、飞机、导弹以及人造卫星的高度等。

它是提高坦克、飞机、舰艇和火炮精度的重要技术装备。

由于激光测距仪价格不断下调，工业上也逐渐开始使用激光测距仪。

国内外出现了一批新型的具有测距快、体积小、性能可靠等优点的微型测距仪，可以广泛应用于工业测控、矿山、港口等领域。

激光测距仪-分类：一维激光测距仪用于距离测量、定位；二维激光测距仪（Scanning Laser Range finder）用于轮廓测量，定位、区域监控等领域；三维激光测距仪（3D Laser Range finder）用于三维轮廓测量，三维空间定位等领域。

激光测距-方法激光测距仪一般采用两种方式来测量距离：脉冲法和相位法。

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。

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：LCV 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 LR L -1/2 Δ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 ）。