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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 高斯光束特性實(shí)驗(yàn)研究
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 數(shù)理
- 簡(jiǎn)介：
- 提出了2種在激光原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，測(cè)量高斯光束特性參數(shù)、研究高斯光束變換規(guī)律的裝置和方案
- 詳細(xì)介紹：
- 提出了2種在激光原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，測(cè)量高斯光束特性參數(shù)、研究高斯光束變換規(guī)律的裝置和方案。①利用刀口法直接測(cè)量氦氖激光器后方，不同位置高斯光束光斑半徑，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行最小二乘法擬合，可得束腰半徑、束腰位置、遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角及衍射倍率因子；②利用刀口法測(cè)量高斯光束經(jīng)輔助透鏡變換后，輔助束腰兩側(cè)不同位置的光斑半徑，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行最小二乘法擬合與計(jì)算，可確定光束經(jīng)透鏡變換后，光束的束腰半徑、束腰位置、衍射倍率因子及遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角，再利用高斯光束變換規(guī)律，可以獲得光束經(jīng)透鏡變換前，高斯光束的束腰半徑、束腰位置、衍射倍率因子及遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角。2方案測(cè)量結(jié)果基本符合，測(cè)量結(jié)果和諧振腔理論符合較好。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 高斯激光光束特性參數(shù)測(cè)量技術(shù)在激光物理和激光技術(shù)領(lǐng)域具有非常重要的作用，同時(shí)高斯激光光束特性參數(shù)也是激光物理教學(xué)中非常重要的教學(xué)內(nèi)容，但目前缺乏相關(guān)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)方案。為了解決這一問(wèn)題，論文提出了應(yīng)用在激光物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域，測(cè)量高斯光束特性參數(shù)的兩種實(shí)驗(yàn)裝置和方案
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 目前測(cè)量高斯光束特性參數(shù)的儀器為光束質(zhì)量分析儀，但目前市場(chǎng)銷售的光束質(zhì)量分析儀都針對(duì)實(shí)驗(yàn)室科學(xué)測(cè)量所設(shè)計(jì)，價(jià)格昂貴，對(duì)使用環(huán)境要求較高，裝置封閉，不適合應(yīng)用在本科激光物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。本文所提出的實(shí)驗(yàn)方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)開(kāi)放的特點(diǎn)。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 論文研究?jī)?nèi)容對(duì)于解決激光物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，缺乏測(cè)量高斯光束特性參數(shù)及研究光束變換規(guī)律的實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)方案這一問(wèn)題有一定意義
學(xué)術(shù)論文摘要
- 提出了2種在激光原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，測(cè)量高斯光束特性參數(shù)、研究高斯光束變換規(guī)律的裝置和方案。①利用刀口法直接測(cè)量氦氖激光器后方，不同位置高斯光束光斑半徑，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行最小二乘法擬合，可得束腰半徑、束腰位置、遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角及衍射倍率因子；②利用刀口法測(cè)量高斯光束經(jīng)輔助透鏡變換后，輔助束腰兩側(cè)不同位置的光斑半徑，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行最小二乘法擬合與計(jì)算，可確定光束經(jīng)透鏡變換后，光束的束腰半徑、束腰位置、衍射倍率因子及遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角，再利用高斯光束變換規(guī)律，可以獲得光束經(jīng)透鏡變換前，高斯光束的束腰半徑、束腰位置、衍射倍率因子及遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角。2方案測(cè)量結(jié)果基本符合，測(cè)量結(jié)果和諧振腔理論符合較好。
獲獎(jiǎng)情況
- 于2010年8月發(fā)表在中文核心期刊《實(shí)驗(yàn)室研究與探索》第08期中
鑒定結(jié)果
- 情況屬實(shí)
參考文獻(xiàn)
- 1. 周炳琨，高以智等.激光原理[M]. 第六版，北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2009: 25-101. 2. 陳家壁，顧錚先等.激光原理及應(yīng)用[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2007: 49-70. 3. 盧亞雄，余學(xué)才等， 激光物理[M]. 北京：北京郵電大學(xué)出版社，2005: 1-100. 4. 黃水平,郭旭東,張飛雁等.擬合法測(cè)量高斯光束的束腰半徑[J], 物理實(shí)驗(yàn), 2010, 30 (3): 29-34. 5. 李勇, 余學(xué)才.用OpenGL模擬基橫模高斯光束光強(qiáng)分布[J],實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2007, 5 (4): 20-23. 6. 樊心民 鄭義 王冠軍等.90/10刀口法測(cè)量高斯激光光束束腰的兩種計(jì)算方法[J], 應(yīng)用激光, 2008, 29 (2): 139-141. 7. 楊曉冬，邵建新，廖生鴻等.刀口法測(cè)量高斯光束光斑半徑研究[J],激光與紅外，2009, 39(8): 829-832. 8. 樊心民，鄭義，孫啟兵等. 90/10刀口法測(cè)量激光高斯光束束腰的實(shí)驗(yàn)研究[J]，激光與紅外，2008, 38(6): 541-543. 9. M.A. Araujo, R. Silva, E. Lima et al., Measurement of Gaussian laser beam radius using the knife-edge technique: improvement on data analysis [J], Applied Optics, 2009, 48(2): 393-396. 10. Thomas F. Johnston, Beam Propagation (M2) Measurement Made as Easy as It Gets: The Four-Cuts Method, Applied Optics, 1998, 37(21): 4840-485. 11. D. Diso, M. R. Perrone, M.L. Protopapa, Beam width measurements of asymmetric multi-mode laser beams [J], Optics and Laser Technology, 1999, 31(6): 411-418.
同類課題研究水平概述
- 高斯激光光束特性參數(shù)測(cè)量是激光物理和激光技術(shù)領(lǐng)域非常重要一項(xiàng)技術(shù)，同時(shí)高斯激光光束特性參數(shù)及測(cè)量也是激光物理教學(xué)中非常重要的教學(xué)內(nèi)容。但目前市場(chǎng)銷售的測(cè)量高斯光束特性參數(shù)的儀器裝置都是針對(duì)科研測(cè)量，價(jià)格通常較為昂貴，對(duì)使用環(huán)境要求較高，且裝置密閉，不利于學(xué)生對(duì)于測(cè)量技術(shù)的理解，不適合應(yīng)用在本科激光物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。根據(jù)調(diào)研，目前市場(chǎng)上沒(méi)有應(yīng)用在激光物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域，測(cè)量高斯光束特性參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，同時(shí)也沒(méi)有相關(guān)教學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的文獻(xiàn)報(bào)道。 本文提出了應(yīng)用與激光物理教學(xué)過(guò)程，測(cè)量高斯光束特性參數(shù)的兩種實(shí)驗(yàn)方案及裝置，并在光學(xué)平臺(tái)上對(duì)測(cè)量方案及裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。根據(jù)本論文方案及實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，我校激光原理實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)組裝了高斯光束特性參數(shù)樣機(jī)。研究表明。裝置和方案具有：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉（不超過(guò)1萬(wàn)元），且裝置所需主要元件都可在市場(chǎng)上購(gòu)得；具有測(cè)量束腰位置、束腰半徑、遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角、衍射倍率因子以及研究光束變換規(guī)律等多項(xiàng)功能；裝置開(kāi)放，便于理解測(cè)量過(guò)程；能在普通實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用；測(cè)量精度也能夠滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求。
