M3实验报告一一激光模式 M2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 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的定义目前国际上普遍将“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：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（二）、M2的物理意义如图 1 所示，对于基模的高斯光束2200=图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 M2进行推导。0兀式中 0 是基模光束束腰半径，0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 W◎二 M200，即00式中忙代表实际光束的束腰半径，0代表实际光束的远场发散角。d'0'二 de 二 const(4)00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 AX,AX 最小值是单模高斯光束束腰束宽 d；光子的横向不确定度是 AP，在近轴近似条件下0*5h.八 h®APsm©二（5）*九九式中 h 为普朗克常数，0最小值是单模高斯光束远场发散角 e4根据测不准关系：AX・AP2—h（7）对一般光束束腰处有：AX=D0AP=h%代入方程⑺有D0>(8)0兀
