M2激光模式测量VIP免费

激光模式（M 2）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 M2”作为衡量激光光束空域质量的参量。它的一般定义为： 径与远场发散角的乘积基模高斯光束的腰斑半乘积斑半径与远场发散角的实际光束的腰 2 M （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 了解 M2 的定义； 2 了解 M2 实验原理； 3 了解 M2 的测试过程； 二、实验原理 （一）、M2的物理意义 如图 1 所示，对于基模的高斯光束我们可知 20 （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。 根据定义式（1）可知对于实际光束有 020MW，即 002242WWM （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[3]。 0  图 1 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。 constdd0''0 （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xP,在近轴近似条件下 hhPxsin （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 04d  （6） 根据测不准关系： hPX4 （7） 对一般光束束腰处有：0DX  hPx 代入 Eq(7)有 40D （8） 定义光束质量因子2M为：140002DdDM （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： yyyxxxDMDM020244 (10) 2xM、2yM是分别表示 X 方向和 Y 方向的光束质量因子。考虑到04D是单模高斯光束的衍射极限，2M的物理意义也可理解为衍射极限倍...