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1、激光光束质量评价----M2哈特曼小组：刘敏时洪磊张天都颍什么是激光?激光是一种新光源。是由激光器产生的一种受激跃迁辐射光。这种光具有一切光的共性,还具有其它光所没有的特点。亮度高相干性好方向性好单色性好激光的特点激光的特点激光的特点亮度高方向性好单色性好相干性好由于激光的发射能力强和能量的高度集中，所以亮度很高，它比普通光源高亿万倍，比太阳表面的亮度高几百亿倍。激光发射后发散角非常小，激光射出20公里，光斑直径只有20——30厘米，激光射到38万公里的月球上，其光斑直径还不到2公里。光的颜色由光的不同波长决定，不同的颜色，是不同波长的光作用于人的视觉的不同而反映出来。激光的波

2、长基本一致，谱线宽度很窄，颜色很纯，单色性很好。由于这个特性，激光在通信技术中应用很广。相干性是所有波的共性，但由于各种光波的品质不同，导致它们的相干性也有高低之分。普通光是自发辐射光，不会产生干涉现象。激光不同于普通光源，它是受激辐射光，具有极强的相干性所以称为相干光激光高斯光束的特性激光作为一种光源，其光束截面内的光强分布是不均匀的，即光束波面上各点的振幅是不相等的。激光高斯光束的特性激光光束波面的振幅呈高斯(Guass)型函数分布，所以激光光束又称为高斯光束。激光是以双曲线形式传播传播理论123由于激光的相干性好，就导致了激光的传输过程中容易发生衍射和干涉。经典的标量衍射

3、理论最初是1678年惠更斯提出的，1818年菲涅耳引入干涉的概念补充了惠更斯原理。在工程光学和傅里叶光学上，已知传播过程中任意一个位置的光强和相位分布，用惠更斯菲涅尔衍射理论可以计算出任意位置的光强分布。光束近场和远场计算近场衍射或称菲涅尔衍射。是指在光源和障碍物间距离为有限远的情况下发生的衍射。远场衍射在工程光学中，认为远场即光源和观察幕与障碍物（孔或屏）之间的距离均为无穷远。此时为菲涅尔衍射的特例，可以直接通过夫琅禾费衍射计算出远场的光强分布。激光光束质量评价背景目前各种激光器在工业加工、生物医疗、科学研究等各个领域内广泛应用，激光束质量成为大家所关心的一个重要的技术性能指

4、标,对于其应用是至关重要的。例如,高质量的光束在很大程度上可提高激光武器的作战能力。激光的应用M2光束质量因子这些参数都有一定的片面。所以，要完整地评价光束质量，单独用一种评价标准来评价光束质量都将存在它自己的局限。聚集光斑尺寸斯特列尔比远场发散角衍射极限倍数评价激光的主要方法光束质量因子的提出1988年，A.E.Siegman利用无量纲的量——光束质量因子（）较科学合理地描述了激光束质量,更精确地体现出激光光束的可聚焦性能，成为激光光束品质评估和控制的理论基础。在国际标准化组织（ISO）的会议上，提出了采用因子作为统一的光束质量标准，克服了常用的光束质量评价方法的局限，对激光

5、光束的评价具有重要意义。光束质量因子理论基础光束质量因子的理论基础：束腰的束宽和远场发散角的乘积不变原理。于是人们就想出，如果找到这样一个标准常数，那么任何一束具体的激光就可以把这个常数作为用来衡量自己的尺子。理想高斯光束的这个常数就被定义为标准尺，任何光束的这个常数与标准常数的比值被定义成了光束质量（）。光束质量因子的测量原理▪可知：在近轴条件下,。因子越大,则光束质量越差。▪为实际光束束腰宽度,为光束远场发散角。▪由上式可知,对激光束质量因子的测量,归结为光束束腰宽度和光束远场发散角的测量。激光光束参数—束腰束腰：束腰是光束宽度取最小值的位置，束腰也是能量最集中的地方。激

6、光光束参数—发散角光束发散角θ激光束在腰部最细,随着离腰部距离的逐渐增大,光束的有效截面逐渐变粗,也就是激光束具有一定的发散性质,发散程度用发散角θ表示。对于某些激光器,其远场可能距激光器很远,直接测量远场发散角十分不方便。根据拉格朗日不变式,可采用聚焦光束测量法,即在透镜的像方焦点处,测得光束直径为Df,则光束发散角θ表示为:θ=Df/f对于非对称的激光光束,应求出x,y方向上相应的发散角θx,θyM2评价激光束的质量具有重要特点M2表示实际光束偏离基模高斯光束的程度1M2综合描述了光束的质量,光束远场和近场特性2光束通过理想光学系统后M2因子不变3M2激光束的质量评价的局限

7、性它要求光束截面上光强分布必须是连续的1不能有陡直的边缘，如超高斯光束、圆环光束2