高斯光束的特性实验
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高斯光束反射特性的实验研究
近年来,随着高斯光束的广泛应用,其反射特性的研究也受到了越来越多的关注。
如何更好地探究高斯光束反射特性,优化工程应用,提高性能,已成为许多研究者共同追求的目标。
本文旨在结合实验研究深入探究高斯光束反射特性。
实验条件:首先,研究者将高斯光束通过一个独特的坐标装置分成两个高斯光束,分别为方向光束和反射光束,分别用竹片作为源光束和反射光束。
研究者使用两个激光距离计,一个在源光束上,一个在反射光束上,记录源光束和反射光束之间的距离以观测其反射特性。
同时,为了更好地测量反射特性,研究者设计了一种新型仪器,以实时监测和收集反射光束的距离以及光束强度,从而更加准确地观测到高斯光束的反射特性。
实验结果:经过实验,研究者发现,当源光束与反射光束之间的距离变化时,反射光束的强度也随着距离的变化而变化,反射光束的强度随着距离的增加而减弱,这表明,高斯光束在反射时具有减弱强度和按比例缩小的特性。
此外,研究者发现,源光束和反射光束之间的角度也可以影响反射光束的强度,随着源光束和反射光束之间的角度变大,反射光束的强度也会相应的减弱。
结论:本文通过实验研究,分析探究了高斯光束反射特性,包括距离和角度对反射光束的影响。
研究结果表明,高斯光束在反射时具有减弱强度和按比例缩小的特性,源光束和反射光束之间的角度也可以影响反射光束的强度。
本文研究结果可以为实际工程应用提供有效
的参考依据。
实验二 高斯光束的测量一 实验目的1.熟悉基模光束特性。
2.掌握高斯光速强度分布的测量方法。
3.测量高斯光速的远场发散角。
二 实验原理众所周知,电磁场运动的普遍规律可用Maxwell 方程组来描述。
对于稳态传输光频电磁场可以归结为对光现象起主要作用的电矢量所满足的波动方程。
在标量场近似条件下,可以简化为赫姆霍兹方程,高斯光束是赫姆霍兹方程在缓变振幅近似下的一个特解,它可以足够好地描述激光光束的性质。
使用高斯光束的复参数表示和ABCD 定律能够统一而简洁的处理高斯光束在腔内、外的传输变换问题。
在缓变振幅近似下求解赫姆霍兹方程,可以得到高斯光束的一般表达式:()222()[]2()00,()r z kr i R z A A r z e e z ωψωω---=⋅ (6)式中,0A 为振幅常数;0ω定义为场振幅减小到最大值的1的r 值,称为腰斑,它是高斯光束光斑半径的最小值;()z ω、()R z 、ψ分别表示了高斯光束的光斑半径、等相面曲率半径、相位因子,是描述高斯光束的三个重要参数,其具体表达式分别为:()z ωω=(7) 000()Z z R z Z Z z ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭(8)10z tg Z ψ-= (9) 其中,200Z πωλ=,称为瑞利长度或共焦参数(也有用f 表示)。
(A )、高斯光束在z const =的面内,场振幅以高斯函数22()r z eω-的形式从中心向外平滑的减小,因而光斑半径()z ω随坐标z 按双曲线:2200()1z z Z ωω-= (10)规律而向外扩展,如图四所示高斯光束以及相关参数的定义图四(B )、 在(10)式中令相位部分等于常数,并略去()z ψ项,可以得到高斯光束的等相面方程: 22()r z const R z += (11) 因而,可以认为高斯光束的等相面为球面。
(C )、瑞利长度的物理意义为:当0z Z =时,00()Z ω。
在实际应用中通常取0z Z =±范围为高斯光束的准直范围,即在这段长度范围内,高斯光束近似认为是平行的。
一、实验目的1. 理解高斯光束的基本特性。
2. 掌握高斯光束的生成和传播方法。
3. 通过实验验证高斯光束的聚焦特性。
4. 学习光学元件的使用和调整方法。
二、实验原理高斯光束是一种在空间中具有高斯分布的光束,其光强分布呈高斯函数形式。
高斯光束在传播过程中,光束横截面上的光强分布保持不变,但光束的半径随传播距离增加而增大。
高斯光束具有以下特点:1. 光强分布呈高斯函数形式,光强在中心最强,边缘最弱。
2. 光束在传播过程中,光束半径随传播距离增加而增大。
3. 高斯光束具有聚焦特性,可以在一定条件下实现聚焦。
本实验通过实验装置生成高斯光束,观察光束在传播过程中的变化,验证高斯光束的聚焦特性。
三、实验仪器与设备1. 高斯光束发生器2. 光具座3. 激光二极管(LD)4. 光电探测器5. 透镜6. 光阑7. 分束器8. 滤光片9. 光纤10. 记录仪四、实验步骤1. 将激光二极管(LD)固定在光具座上,调整其输出光束的平行度。
2. 将光阑置于激光二极管与透镜之间,调整光阑的孔径,使光束通过光阑后成为高斯光束。
3. 将透镜置于光阑与光电探测器之间,调整透镜的位置,使高斯光束经过透镜后聚焦。
4. 打开记录仪,记录光电探测器接收到的光强分布。
5. 改变透镜的位置,观察光束聚焦效果,记录不同位置下的光强分布。
6. 将光纤连接到光电探测器,观察光纤输出端的光强分布。
五、实验结果与分析1. 通过调整光阑孔径,成功生成高斯光束。
2. 通过调整透镜位置,验证了高斯光束的聚焦特性。
3. 光电探测器接收到的光强分布呈高斯函数形式,与理论相符。
4. 随着透镜位置的移动,光束聚焦效果逐渐变差,说明高斯光束在传播过程中存在发散。
六、实验总结1. 通过本次实验,掌握了高斯光束的生成和传播方法。
2. 验证了高斯光束的聚焦特性,加深了对光学原理的理解。
3. 提高了实验操作技能,为后续光学实验打下了基础。
七、实验注意事项1. 实验过程中,注意调整光学元件的位置,确保光束质量。
第19期2018年10月No.19October,2018无线互联科技Wireless Internet Technology激光器自产生以来,已广泛应用于科学技术、通信、医学等各个领域。
高斯光束在激光器中的研究是更好地利用激光器的关键。
高斯光束(如厄米-高斯光束、拉盖尔-高斯光束[1],可用于描述矩形和圆形对称下的高阶激光模,其性质已被人们深入研究。
高斯光束的束腰半径和位置、远场发散角、衍射放大系数和高斯光束通过透镜的变换规律是描述高斯光束基本特性的重要物理量和规律,也是激光物理教学的重要内容。
1 设计思想本文激光实验采用等距四点采光测量法[2],激光光束被定义为垂直于光轴的截面上,强度分布为最大值e 的平方分之一。
在坐标轴上任意取4个点,其中一个点等于c ,其他3个点与该点差的绝对值相等,并且值相等,该值小于所测的光束半径,经过计算可得到强度分布。
通过搭建实验平台并调试,能够接收到高斯光斑。
这种方法的优势在于,它可以较为准确地判断这一被测量的光束是否为高斯光束,而且还能求出此光束的束径和径向强度分布。
系统方案流程如图1所示。
图1 系统方案流程2 实验结果2.1 实验原理等距四点采光测量法其实是一种基于等距离三点采光测量方法的新原理。
根据这个原理,只需要同时测量光束截面中任意相等间隔的4个点的光强,就可以定量地确定被测光束是否为高斯光束。
在高斯光束的情况下,可以根据四点强度给出高斯光束的光束直径和径向强度分布。
高斯光束的鉴别测量仪是一种基于四点法原理的新型仪器。
这种发明将阵列接收元件以及计算机技术有机地结合起来,可以同时对光束截面中等距坐标点的光强进行采光测量,并且可以对测量数据以及光谱图进行打印和说明,从而达到定量判别和测量高斯光束的目的[3]。
2.2 界面设计实验中采用CCD 来接收光斑,利用Matlab 对激光的输出特性进行GUI 界面设计,界面中可以对像素值、波长、束腰半径、传播距离等进行选择,通过设置不同的参数值,可以得到高斯光束传播距离不同时,振幅强度分布的示意图[4]。
第1篇一、实验目的1. 加深对高斯光束物理图像的理解;2. 学会对描述高斯光束传播特性的主要参数,即光斑尺寸、远场发散角的测量方法进行掌握;3. 学习体会运用微机控制物理实验的方法。
二、实验原理1. 高斯光束的传播特性高斯光束的振幅在传播平面上呈高斯分布,近场时近似为平面波,远场时近似为球面波。
高斯光束的振幅分布公式为:\[ I(r, z) = I_0 \exp\left(-\frac{2r^2}{w_0^2(z)}\right) \]其中,\( I(r, z) \) 为距离光轴距离为 \( r \) 处,距离光束传播方向为 \( z \) 处的光强;\( I_0 \) 为光束中心处的光强;\( w_0 \) 为光束中心处的光斑尺寸。
光斑尺寸 \( w(z) \) 与光束中心处的光斑尺寸 \( w_0 \) 的关系为:\[ w(z) = w_0 \sqrt{1 + \left(\frac{z}{z_r}\right)^2} \]其中,\( z_r \) 为光束的瑞利长度。
2. 发散角的定义及测量光束的全发散角定义为光束中光强下降到中心光强的 \( 1/e \) 位置时,光束边缘与光轴所成的角度。
在远场情况下,光束的全发散角近似为:\[ \theta = \frac{1.22 \lambda}{w(z)} \]其中,\( \lambda \) 为光束的波长。
三、实验仪器与设备1. 激光器:输出波长为 \( \lambda = 632.8 \) nm 的红光激光;2. 凹面镜:曲率半径为 \( R = 50 \) cm;3. 平面镜:用于反射激光;4. 光电探测器:用于测量光强;5. 数据采集卡:用于采集光电探测器数据;6. 计算机:用于处理实验数据。
四、实验步骤1. 将激光器输出光束照射到凹面镜上,使光束经凹面镜反射后形成高斯光束;2. 将光电探测器放置在凹面镜后的某个位置,调整探测器位置,使探测器接收到的光强最大;3. 记录探测器接收到的光强 \( I \);4. 根据公式 \( I = I_0 \exp\left(-\frac{2r^2}{w_0^2(z)}\right) \) 求解光斑尺寸 \( w_0 \);5. 根据公式 \( \theta = \frac{1.22 \lambda}{w(z)} \) 求解发散角\( \theta \);6. 重复步骤 3-5,改变探测器位置,记录不同位置的光强 \( I \) 和发散角\( \theta \)。
高斯光束反射特性的实验研究随着科技的发展,许多物理知识已经发现,其中包括了关于高斯光束的反射特性。
今天,本文将介绍高斯光束反射特性的实验研究,以及研究背后的理论原理和应用意义。
首先,让我们来看看实验研究中的主要方法。
首先,本实验中使用的是一种叫做“高斯光束法”的方法。
这种方法的基本思想是,利用物理学中的Gauss定律,通过计算光束在各个方向上的反射机理,来计算出反射特性。
具体而言,本实验中使用的是激光来作为光束,它的频率分布和方向分布由理论研究所得出,其计算过程如下:在各个方向上计算出激光束的散射和反射系数,再将结果综合表示出反射特性。
接下来,我们来讨论实验研究背后的理论原理。
在物理学中,有一个关于光的基本定律,称为“拉普拉斯定律”,它指出,光会在场中受到外力的影响,从而改变其方向或形状。
而对于高斯光束来说,它会受到一种“电子反射”的影响,即在受到外力的作用下,它会被电子反射回去,反射角度为90度。
因此,当外力的大小及方向变化时,反射角度也会变化,从而影响反射特性。
最后,我们来看看高斯光束反射特性实验研究的应用意义。
首先,通过对高斯光束反射特性的研究,可以更好地掌握光的特性,从而帮助我们更好地操纵光的运动方式,例如利用光来进行投影、传输信息、照明等。
其次,研究反射特性也可以用于改善光学系统的性能,例如通过调整反射角度来优化镜头的聚焦性能,或者通过调整激光的反射机制来实现对纳米级物体进行定位和精确测量等。
总的来说,本次实验研究能够为我们更好地理解和操纵光的运动带来深远的意义。
它也可以帮助我们改善光学系统的性能,从而实现更好的科学研究和应用。
综上所述,本文针对高斯光束反射特性进行了实验研究,介绍了研究背后的理论原理和应用意义。
研究结果表明,通过对反射特性的深入研究,可以更好地掌握和操纵光的行为,从而实现更好的科学研究和应用。
第51卷 第3期 激光与红外Vol.51,No.3 2021年3月 LASER & INFRAREDMarch,2021 文章编号:1001 5078(2021)03 0302 04·激光应用技术·高斯光束和超高斯光束在空气介质中的成丝特性研究井晨睿1,2,亓协兴1,2,王朝晖3,马宝红1,2(1.洛阳师范学院物理与电子信息学院,河南洛阳471934;2.河南省电磁传输与探测重点实验室,河南洛阳471934;3.洛阳电光设备研究所,河南洛阳471000)摘 要:研究了入射激光光束空间形态对飞秒激光光丝的影响。
系统地比较了高斯光束和超高斯光束在空气介质中形成的光丝的特性。
理论研究结果表明,在相同的条件下,相比于标准高斯光束,超高斯光束在轴上位置处更有利于获得高的钳制光强以及等离子密度。
该研究结果表明,通过改变入射光束空间形态可以实现对光丝特性的调控。
在实验上,该方法可以简单地通过在光路中插入圆形光阑,或者利用空间光调制器将传统的高斯光束转变为超高斯光束。
关键词:飞秒激光成丝;非线性薛定谔方程;超高斯光束中图分类号:TN911.7 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1001 5078.2021.03.007ComparativeinvestigationofpropertiesoffilamentgeneratedbyGaussianandsuper GaussianbeamJINGChen rui1,2,QIXie xing1,2,WANGZhao hui3,MABao hong1,2(1.CollegeofPhysicsandElectronicInformation,LuoyangNormalUniversity,Luoyang471934,China;2.KeyLaboratoryofElectromagneticTransformationandDetectionofHenanProvince,Luoyang471934,China;3.LuoyangInstituteofElectro OpticalEquipment,Luoyang471000,China)Abstract:Weinvestigatetheinfluenceoftheincidentlaserbeamshapeonfemtosecondfilamentationinair.Theprop ertiesoffilamentgeneratedbyGaussianandsuper Gaussianlaserpulsesarecomparedsystematically.Itisfoundthatthesuper Gaussianbeamcanproduceon axishigherintensityandplasmadensityinfilamentincomparisonwiththestandardGaussianlaserbeamunderthesameconditions.Andthepossiblereasonsarediscussedqualitatively.Ourfindingenablesmanipulationthepropertiesoffilamentbychangingtheshapeoftheincidentbeam.Inexperiment,thismethodcanbeappliedbysimplyinsertingthecircularaperturetothelightpathorusingthespatiallightmodulatortochangefromstandardGaussianprofiletosuper Gaussianprofile.Keywords:femtosecondlaserfilamentation;nonlinearSchrodingerequation;super Gaussianbeam基金项目:国家自然科学基金项目(No 11704174;No 61575091;No 61675094);河南省高等学校重点科研项目(No 17A140023)资助。
从物理学角度来看,高斯光束是一种特殊的光束,它具有快速衰减的辐射强度分布,因此在实际应用中经常被用于激光加工、光通信和光学成像等领域。
然而,对于经过物镜聚焦后的高斯光束的光斑直径的研究却备受关注。
下面我们将从物理学的角度详细探讨高斯光束的经物镜聚焦后的光斑直径相关问题。
1. 高斯光束的特性高斯光束是一种在激光领域中应用极为广泛的光束,具有以下主要特性:1) 光强分布:高斯光束的光强分布呈高斯分布,而光斑的直径与焦距成正比,因此光斑的直径是一个重要的参数。
2) 衍射效应:在通过光学系统后,高斯光束会受到衍射效应的影响,导致光斑直径的变化。
2. 经物镜聚焦后的光斑直径通过物镜聚焦后,高斯光束的光斑直径会发生变化,主要受到以下因素的影响:1) 折射和散射:物镜的折射和散射效应会使光束在通过物镜后发生聚焦,从而影响光斑直径的大小。
2) 光学系统的参数:物镜的焦距、孔径和波长等光学参数也会对光斑直径产生影响。
3) 衍射效应:经过物镜聚焦后,高斯光束仍然受到衍射效应的影响,进而影响光斑直径的大小。
3. 实验研究与理论模拟针对经物镜聚焦后的高斯光束的光斑直径,学者们进行了一系列实验研究和理论模拟,得出了一些重要结论:1) 光斑直径与物镜的焦距和孔径成正比关系,在一定范围内遵循Abbe原则。
2) 某些特殊情况下,由于衍射效应的存在,光斑直径的变化并不完全符合理论预期,需要深入研究衍射效应对光斑直径的影响。
3) 光学系统的参数、高斯光束的初始参数和入射角等因素也对光斑直径产生影响,需要综合考虑这些因素。
4. 应用与展望高斯光束经过物镜聚焦后的光斑直径的研究对于现代激光技术和光学成像技术具有重要意义,可以在以下方面得到应用:1) 激光加工:通过调控高斯光束的光斑直径,可以实现更精细的激光加工和切割,提高加工精度和效率。
2) 光学成像:了解高斯光束经过物镜聚焦后的光斑直径,有助于优化光学成像系统,提高成像清晰度和分辨率。
电磁波和光的特性光的波动性和粒子性的实验证据电磁波和光的特性:光的波动性和粒子性的实验证据在物理学中,电磁波和光是研究的重点对象。
光既具有波动性又具有粒子性,这是我们长期以来对光性质的研究所得出的结论。
本文将基于实验证据,探讨光的波动性和粒子性,并讨论其对物理学和科技的影响。
一、光的波动性的实验证据1. 杨氏双缝实验杨氏双缝实验被认为是光波动性的经典实验证据。
实验中,通过一个遮光板带有两个紧邻的狭缝,并在较远处放置一个屏幕。
当光通过双缝时,在屏幕上观察到一系列明暗相间的条纹,即干涉条纹。
这表明光具有干涉现象,只有波动性才能解释光的行为。
2. 菲涅尔半波带实验菲涅尔半波带实验也是支持光波动性的实验证据之一。
实验中,将一个玻璃板放置在两块透明介质之间,光线穿过玻璃板时发生菲涅尔半波带的现象。
半波带出现的明暗变化表明,在玻璃板中传播的是光波。
二、光的粒子性的实验证据1. 光电效应实验光电效应实验是证明光具有粒子性的经典实验。
实验中,通过照射金属表面的光,可以观察到从金属表面射出的电子。
该实验表明,光以粒子(光子)的形式传播,并能够释放电子,这与波动性相矛盾。
2. 康普顿散射实验康普顿散射实验是探讨光的粒子性的重要实验证据。
实验中,用X 射线轰击重元素晶体,X射线与电子发生散射现象。
散射光的波长与入射光的波长有显著不同,这表明光具有粒子性。
康普顿散射实验的结果验证了光的粒子性。
三、光的波粒二象性的实验证据1. 高斯光束实验高斯光束实验是研究光波动性和粒子性的重要实验证据之一。
实验中,通过光束在狭缝上的传播,可以观察到光斑在狭缝后面出现干涉和衍射的现象。
该实验结果表明,光具有波粒二象性,既能够表现出波的干涉和衍射特性,又能够以粒子的形式传播。
2. 单光子干涉实验单光子干涉实验是近年来开展的重要实验之一,用于验证光的波粒二象性。
实验中,通过将单个光子发送到干涉装置中,观察其在不同光程差下的干涉效应。
该实验的结果显示,单个光子能够经历干涉过程,进一步验证了光的波粒二象性。
激光原理
高福斌
2013116
2013.11.6
/25 1
3.3 高斯光束的传播特性
回顾——求解对称开腔中的自再现模积分方程, 了解输出激光的具体场的分布——
前瞻研究高斯光束的传播特性
/22 2
一、等相位面的分布
等相位面 1、等相位面——行波场中相位相同的点连成的曲面(
, , x y z ϕx
z
z 0
(
00,0, z ϕ共焦场等相面的分布
/25
9
三 . 共焦场的等相位面的分布图
共焦场等相面的分布
可以证明:
如果在场的任意一个等相位面处放上一块具有相应曲率的反射镜片,则入射在该镜片上的场将准确地沿着原入射方向返 /25
16回,这样共焦场分布将不会受到扰动.这是非常重要的性质.
z 小结:高斯光束的基本性质
1. 高斯光束在其轴线附近可看作是一种非均匀高斯
球面波,
22. 在其传播过程中曲率中心不断改变
3. 其振幅在横截面内为一高斯光束
4. 强度集中在轴线及其附近
5. 等相位面保持球面/25 17
数值例 :
器件辐射能量脉冲时间 P
普通红宝石激光器 1J 10-4s 104W 1J 10910
调 Q 红宝石激光器 1J 10-9s 109W 调 Q 及锁模红宝石激光器 1J 10-12~10-13s 1012~1013W *输出能量一定时 , 激光器由于脉冲时间缩短可使△ I 很大 ; ,
而且因θ(或Ω 很小 , 故亮度 B 很大。
/25 23。
实验二 高斯光束的测量
一 实验目的
1.熟悉基模光束特性。
2.掌握高斯光速强度分布的测量方法。
3.测量高斯光速的远场发散角。
二 实验原理
众所周知,电磁场运动的普遍规律可用Maxwell 方程组来描述。
对于稳态传输光频电磁场可以归结为对光现象起主要作用的电矢量所满足的波动方程。
在标量场近似条件下,可以简化为赫姆霍兹方程,高斯光束是赫姆霍兹方程在缓变振幅近似下的一个特解,它可以足够好地描述激光光束的性质。
使用高斯光束的复参数表示和ABCD 定律能够统一而简洁的处理高斯光束在腔内、外的传输变换问题。
在缓变振幅近似下求解赫姆霍兹方程,可以得到高斯光束的一般表达式:
()2
2
2
()
[
]
2()
00
,()
r z kr
i R z A A r z e
e
z ωψωω---=
⋅ (6)
式中,0A 为振幅常数;0ω定义为场振幅减小到最大值的1的r 值,称为腰斑,它是高斯光束光斑半径的最小值;()z ω、()R z 、ψ分别表示了高斯光束的光斑半径、等相面曲率半径、相位因子,是描述高斯光束的三个重要参数,其具体表达式分别为:
()z ωω= (7)
000
()Z z R z Z Z z ⎛⎫
=+ ⎪⎝⎭ (8)
1
z tg
Z ψ-= (9)
其中,2
00Z πωλ
=
,称为瑞利长度或共焦参数(也有用f 表示)。
(A )、高斯光束在z const =的面内,场振幅以高斯函数2
2
()
r
z e ω-的形式从中心向外平滑的减小,
因而光斑半径()z ω随坐标z 按双曲线:
2
20
()1z z Z ωω
-
= (10)
规律而向外扩展,如图四所示
高斯光束以及相关参数的定义
图四
(B )、 在(10)式中令相位部分等于常数,并略去()z ψ项,可以得到高斯光束的等相面方程:
2
2()
r
z const R z += (11)
因而,可以认为高斯光束的等相面为球面。
(C )、瑞利长度的物理意义为:当0z Z =
时,00()Z ω=。
在实际应用中通常取0z Z =±范
围为高斯光束的准直范围,即在这段长度范围内,高斯光束近似认为是平行的。
所以,瑞利长度越长,就意味着高斯光束的准直范围越大,反之亦然。
(D )、高斯光束远场发散角0θ的一般定义为当z →∞时,高斯光束振幅减小到中心最大值1e 处与z 轴的交角。
即表示为:
00
()lim
z z z
ωθλπω→∞
==
(12)
三、实验仪器
He-Ne 激光器, 光电二极管, CCD , CCD 光阑,偏振片,电脑
四 实验内容:
(一)发散角测量
关键是如何保证接收器能在垂直光束的传播方向上扫描,这是测量光束横截面尺寸和发散角的必要条件。
由于远场发散角实际是以光斑尺寸为轨迹的两条双曲线的渐近线间的夹角,所以我们应尽
量延长光路以保证其精确度。
可以证明当距离大于
2
7
πω
λ
时所测的全发散角与理论上的远场发散
角相比误差仅在1%以内。
(1)确定和调整激光束的出射方向。
(2)在光源前方L1处垂直入射CCD靶面,通过软件测量出相应位置光斑直径D1。
(3)在后方L2处用同样方法测出光斑直径D2。
(4)由于发散角度较小,可做近似计算,θ2=D2-D1/L2-L1,便可以算出全发散角2θ。
(二)高斯光束腰斑测量。
(1)将He-Ne激光器开启,调整高低和俯仰,使其输出光束与导轨平行。
可通过前后移动一个带小孔的支杆实现。
(2)启动计算机,运行BeamView激光光束参数测量软件。
(3)He-Ne激光器输出的光束测定及模式分析。
使激光束垂直入射到CCD靶面上,在软件上看到形成的光斑图案,在CCD前的CCD光阑中加入适当的衰减片。
可利用激光光束参数测量软件分析激光束的模式,判定其输出的光束为基模高斯光束还是高阶横模式(作为前面模式分析实验内容的一部分)。
(4)He-Ne激光器输出的光束束腰位置的确定。
前后移动CCD探测器,利用激光光束参数测量软件观测不同位置的光斑大小,光斑最小位置处即是激光束的束腰位置。
(三)外腔He-Ne激光器偏振态验证
在外腔He-Ne激光器的谐振腔内由于放置了步儒斯特窗,限制了输出光偏振态为垂直桌面的线偏振,因此,可在输出前方放置一个偏振片,通过旋转偏振片来分析外腔He-Ne激光器激光的偏振方向。
本实验所用半外腔HeNe激光器在输出端设置有步儒斯特窗,因此为线偏振输出。
(1)调整半外腔HeNe激光器稳定出光。
(2)将偏振片垂直放入光路中,再放置CCD探测。
(3)旋转偏振片,观察CCD的图像,验证激光输出光的偏振态。
注意事项:射入CCD的激光不能太强,以免烧坏芯片。
思考题:
能不能利用现有的仪器设计另一种方法测量高斯光束的发散角?。