實(shí)驗(yàn)一高斯光束和發(fā)散角的測量

1、實(shí)驗(yàn)一高斯光束和發(fā)散角的測量物理學(xué)院黃盛達(dá)00904111實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）加深對高斯光束物理圖像的理解；（2）學(xué)會(huì)對描述高斯光束傳播特性的主要參數(shù)即光斑尺寸，遠(yuǎn)場發(fā)散角的測量方法;（3）學(xué)習(xí)體會(huì)運(yùn)用微機(jī)控制物理實(shí)驗(yàn)的方法；實(shí)驗(yàn)原理（一）高斯光束的傳播特性高斯光束其振幅在傳播平面上呈高斯分布，在近場時(shí)近似為平面波，遠(yuǎn)場時(shí)近似為球面波，但其本身既非均勻平面波也非球面波。將高斯光束振幅下降到中心1位置到中心的距離稱為光斑尺寸，為：w（z）=w+1（）21/2（1）2其中為傳播距中心的距離，為波長，是中心處的光斑尺寸，即腰粗,平凹腔的腰粗為：2w=（RL-L2）1/4（2）2為腔長，為凹面鏡曲率半徑；除

2、光斑半徑外，高斯光束主要參數(shù)還有：主軸上波振面的曲率半徑：3)8)相位因子：(4)高斯光束電矢量的具體分布：(5)二)發(fā)散角的定義及測量光束的全發(fā)散角定義為：(6)在以內(nèi)變化較慢；而取極限下的遠(yuǎn)場發(fā)散角為：(7)理論上在z7z(本實(shí)驗(yàn)所有距離均滿足此條件)時(shí)，近似用點(diǎn)源的發(fā)散角計(jì)算帶來的誤差小于百分之一，小于儀器測量帶來的誤差，故可以直接當(dāng)做點(diǎn)源的發(fā)散角來計(jì)算遠(yuǎn)場發(fā)散角；三)高斯光束的鑒定高斯分布光強(qiáng)關(guān)系為：取對數(shù)使之成為線性關(guān)系進(jìn)行分析：nn222(9)0驗(yàn)證n2的線性關(guān)系即可鑒定高斯光束實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置圖如下：圖一實(shí)驗(yàn)裝置圖其中：1氦氖激光器，平凹腔，腔長244mm,凹面鏡曲率半徑1000

3、mm,波長632.8nm；激光電源；可調(diào)平面反射鏡；可由驅(qū)動(dòng)馬達(dá)控制位置的接收器，可調(diào)支架等；放大器；電子計(jì)算機(jī)；打印機(jī)；實(shí)驗(yàn)步驟及調(diào)整光路利用用一塊長方體泡沫在導(dǎo)軌上移動(dòng)調(diào)節(jié)激光器仰角，使激光器出光方向與導(dǎo)軌平行；標(biāo)記實(shí)驗(yàn)要求距離值2.00m3.00m4.00m5.00m6.00m7.00m(已標(biāo)出)；利用反射鏡角度調(diào)節(jié)反射光方向，并調(diào)節(jié)接收器仰角使之對接收器正入射；連接電路(略)正式測量啟動(dòng)程序；初始化；按要求輸入有關(guān)參數(shù)；調(diào)整好放大倍數(shù)(目標(biāo)值在30007000之間)和掃描位置(找到中心位置)；正式掃描記錄，要求誤差不超過百分之十，計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算出數(shù)據(jù)結(jié)果；畫出光強(qiáng)分布曲線；驗(yàn)證高斯光；返回中心，初始化，準(zhǔn)備測量下一個(gè)位置；測量完畢后關(guān)閉各個(gè)儀器，斷開電源；實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果附后）z/mmw/mm（實(shí)驗(yàn)值）w/mm（理論值）發(fā)散角（實(shí)驗(yàn)值）發(fā)散角（理論值）20001.441.41.441.430002.232.111.491.440002.92.761.451.3850003.683.441.471.3760004.364.121.451.3770005.264.81.51.37數(shù)據(jù)整理表格即實(shí)驗(yàn)測量中的遠(yuǎn)場發(fā)散角約為1.47rad；光斑發(fā)散情況及發(fā)散角變化情況如下：1.光強(qiáng)分布曲線與理論曲線基本符合；2.正誤差出現(xiàn)原因