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标题: 从M平方数，看国内高等激光专业的教育和科研 [打印本页]

作者: optro 时间: 2012-1-28 13:02
标题: 从M平方数，看国内高等激光专业的教育和科研
本帖最后由 optro 于 2012-1-28 17:53 编辑

瀚宇公司的张老板自我感觉是光纤激光方面的专家，在MOPA和光纤隔离方面自己感觉是国内数一数二的，的确国内许多著名的激光研究所实验室在他的技术支持下“开发出”MOPA光纤激光器，隔离器。然而，他在这些方面的谬论很多，我怀疑在错误的理论下，这些著名的研究机构是如何实现科研成果的。（这两个问题MOPA，隔离器在这里不多说了，前者我以前网上有过论述，也到一些实验室讲过。）这里要讨论的是M数，和M平方数。

张老板是一个商人，能够实名表达他的观点，原意他的自信和生意。本来他不是专业研究人员，对错不是很重要，但是在国内外国公司的代理、技术支持在很多场合就成了国内著名激光研究单位的真实的技术权威，比如光纤激光的隔离器，最后是花了冤枉钱，一样结果都没有，结论是不行。
张老板给出的M平方数公式是：

M2=BPP/BPP0=(实际光束的束腰半径x实际光束的远场发散角）/（衍射极限光束的束腰半径x衍射极限的光束远场发散角）

这个公司是M的定义，M平方=M*M。

M平方，张老板又演义了瑞利长度，计算瑞利长度是对的，但是为什么定义瑞利长度，张老板并不知道，其实很简单，就是他没有从事激光应用的经验。

张老板在这些概念上的糊涂，本来没有什么关系，但是他的观点（错误的！），却得到了科学院半导体所研究出10千瓦DPL激光小组的王大宝（可能）的呼应，这人可能在北京工业大学激光中心的硕或博，这个中心国内从事固体激光、半导体耦合很有名，学术造假也很有名。

第二个呼应是南开大学的精英，这个人不知道M和M平方，我一点不奇怪，2000年左右时候，就是这个学校的光学中心，某教授上午再给学生讲课，讲某不变量（他自己说的），下午就要我做违背这个定律的光学设计。

在这里，有必要，把M和M平方给大家讲讲了，这个问题激光领域的肖教授们十有八九不清楚。

W(z)=W0(1+(波长*Z/3，14159*W0*W0）的平方）开方从这个公式推出单模束散角A：

A=（2*波长）/3，14159*W0）
就有：

A（光束全角）*2W0（单模束腰直径）=4*波长、3.14159=1.27波长。

M数，也就是现实激光束的毫米弧度乘积和极限值之比。

为什么又有M平方这个数？

其实细心的人从上面的公式就可以看出，如果对于半导体激光器，这个公式有问题了，对于板条激光同样有问题，很难和圆棒比较。这仅仅是要用M平方数的一个原因。最主要的原因是激光器的应用需要。这个留给大家思考了。

周院士写书的时候，还没有M数这个概念，但是在矩形谐振腔中已经用到了毫米毫弧度。激光工程第一版是67年，更不会用这个定义。这个定义，更多的是从事加工的人体会，但是王大宝在北京工业大学可以说是白呆了，不过他们这个学校的教授们的光学、激光基础知识很差，我和我的老师谈起这是的时候，他说他们造假时可能的，基础差。

至于光纤中的传输，其实就是高斯光束在圆柱面中边界条件的传输。波动方程在圆柱面边界条件下的传输，在单模条件下有解，我们现在也只能是假定是高斯光输了，这个瀚宇的张老板是不能理解的，从事光纤激光研究的那些所谓精英们有几个理解这些？有一位从法国回来的，自称和楼很好关系，经常和王老接触，和范院士有交情，许院士还请教过他爹问题，自称在法国国做出了单模光纤64相干合束实验、理论的人。遇到高斯光束在光纤中的传输也栽了跟斗，我认为这位高举虎皮的精英，不过是一个只知道名词的骗子。

M平方数，在许多激光研究单位其实基本是没有人理解，即使少数人理解了（因为我开始不知道M是如何定义的，是一个院士课题的博士告诉我的），但是他们基本没有对为什么有这个定义，进行理解，不然就不会从很多的博士们的论文中轻易地看到他们做出的激光器M平方数接近1这中间不少是院士课题组的博士们，这些小博们，自以为，他们的数据没法验证，数据糊涂，造了假，您也没法说的清楚，这个其实他们只是自己无知，不是看在您们的老师的面子，我早就把您们一个个领出来了，看您们的博士还成立不成立！警告您们不要狐假虎威，自己的事自己做！

作者: 天天乐呵呵 时间: 2012-1-29 13:59
受益匪浅啊，谢谢楼主。

作者: 无知无畏 时间: 2012-1-29 18:34
Optro先生，您还真是够执着的，我们别扯其他没用的吧。

看您洋洋洒洒写了这么多，我还是挺钦佩的，您的一些错误认识和概念也导致了很多人相信您，正是因为这个原因，我才有动力和您争论到现在，实际上在知识面前人人平等，我不希望您的错误理论让更多论坛里的人误解。

您终于写出了公式，但是遗憾的是您的公式是错误的。1.27倍波长是一个错误的计算，也误导了包括您在内的不少人吧，我估计，从楼上的回帖就看得出来。

想理解M2因子（真名叫做M2 factor)的本身含义并不复杂，实际上它用来衡量一个高斯光束能够聚集的成都，是用来量化一个激光光束的“光束质量”。

M平方因子= BPP/BPP0 其中BPP0是高斯光束的衍射极限，他的定义是：波长/pi; 并不是4倍波长除以pi，问题在于什么地方呢？
对M2的计算，我们必须要用“束腰半径”和“远场发散半角”，而不是“束腰直径”和“远场发散全角”，Optro你明白吗？

为什么要用半径和半角？我觉得很容易理解，因为要谈到光束的质量，本质上用两个参数就可以了，光斑面积，和发散角。BPP的单位是mm*mrad. 实际上大家回到这个mrad的定义就明白了，这里面不能用“光束直径”去计算，本质上衡量光束质量的两个参数一个是束腰处的“截面积”，对于一个类似圆形的截面积公式是很简单的，有了pi （3.1415926）就得用半径了，用了直径是计算周长的。这样的解释可能有些随意，不过可能说明白了BPP的单位mm*mrad的含义，也就理解了M2因子的含义。

从正规的角度看，M2的定义是根据ISO（国际标准化组织）的条款定义的，是全世界通用的，Optro您如果从这些基础概念上就想颠覆，那我就没办法跟您讨论了。

以1064nm波长为例，衍射极限的光束BPP为，1.064/3.1415926=0.339mm*mrad; 而不是1.27 x 3.1415926 =3.343mm*mrad.

懂吗？

作者: 无知无畏 时间: 2012-1-29 18:39
另外，从您说的情况看，您根本不了解什么是M，什么是M2，M的定义式1.414倍束腰直径处的光束直径除以远场发散全角（1.414倍衍射极限）。

M2可以用MxM计算，这是不同的角度和方法来测量光束的直径和发散角，对于衡量光束质量的方面的作用没有任何区别，计算的结果也是一样。

知之为知之不知为不知，还是请您老不要不懂装懂了。

作者: 无知无畏 时间: 2012-1-29 18:41
要讲到光纤中的传输理论，您Optro恐怕还得去学习才能跟我讨论，呵呵。

作者: 无知无畏 时间: 2012-1-29 23:05
顺便贴一下mrad的定义：
mrad：毫弧度，就是弧度的千分之一。 1mrad=0.001rad。
弧度的定义如下：弧长等于半径的弧，其所对的圆心角为1弧度。(即两条射线从圆心向圆周射出，形成一个夹角和夹角正对的一段弧。当这段弧长正好等于圆的半径时，两条射线的夹角的弧度为1)

所以，mrad和弧度的概念是以圆心，半径为基础定义的，Optro您那些东西用“光束直径”能行吗？要想衡量光束质量，我们得先把光束（高斯）在束腰的位置切一个横截面，这是一个圆形，要考虑他的面积（例如计算亮度之类），再中间一分二切成两个半圆，用来计算远场发散角（才有毫弧度mrad的概念），用来描述光束的发散程度。

这东西有那么复杂神秘吗？扯淡！

作者: ppermao 时间: 2012-1-30 10:40
无知无畏说的更正确，也叙述的更清晰。
但大家何必话中带刺，恶语相向。
有什么解不开的疙瘩
这样做，吵，问题反而更不容易说清楚。
心平气和，讨论问题，多好

作者: optapollo 时间: 2012-1-30 12:50
讨论问题是好的，但没必要指名道姓。况且你不能保证你所说的真实性，就算是真实的，在公共论坛上这样说也不太合适吧。

作者: yctt 时间: 2012-1-30 17:26
杜大师你老说别人或者什么学校基础不好，其实你自己不也差不多吗，学术很严谨，全角半角这种芝麻大的事也是要分清的。也罢，我相信你是明白其含义的，不必拘泥于此，其实我很想听听您细谈下为什么半条激光器用这个公式有问题

作者: optro 时间: 2012-1-30 20:00
我和张老板的正义简单点就是：

单模激光器（圆形）的：束腰直径*全发散角 =1.27波长，张老板认为这是错误的；
第二、我认为 M=（光斑束腰直径*全束散角）/(1.27波长），M平方=M*M；
   张老板认为M平方=BPP/极限BPP。
   张老板的M平方值和我的M相等。
有人认为张老板的是对的，站出来！
我有下面问题：
   A。为什么有M平方的定义，他的实际应用意义？
   B。LD如何计算M平方？
张老板您能回答吗？

作者: optro 时间: 2012-1-30 20:07
这个问题就这么简单，在这以前国内从事固体激光研究的，从事光纤激光药酒的课题组有几个懂了？
您们懂了，但是您们以前的博士论文，为什么那么容易地得出M平方接近1的结论，特别是从事高功率光纤激光器的那些人们，您们懂了吗？您们进口的M平方仪器有什么问题？不过，我接触10所得人，他们在这方面没有犯错，包括M方测量。但是，他们知道为什么定义M方吗？也许以前没有去想，想通了，激光武器的荒唐就明白了！

作者: 无知无畏 时间: 2012-1-31 00:10

optro 发表于 2012-1-30 20:00
我和张老板的正义简单点就是：

单模激光器（圆形）的：束腰直径*全发散角 =1.27波长，张老板认为这是 ...

Optro，我们的争议在于M的理解，M不是你说的公式，也从来没有哪一本专业书籍定义了你说的公式。

实际上（束腰直径*全发散角）/1.27波长就是M2 （平方）的公式了，也就相当于（2x束腰半径*2倍半发散角）/4pi xLamda; 上下的4相约，就得到了和我说的一样的结果了。

束腰半径*发散半角=BPP1
Lamda/pi=BPP0（衍射极限）

两者相除就是M2 （M平方因子）。

我查到的资料显示，M2的最早出现是因为提出的人是 M. Larry, 他认为高阶模光束的焦斑直径和远场发散角都是单模高斯光束的M2（M平方）倍，这大概是M2出现的原因。

作者: liluplanet 时间: 2012-1-31 15:33
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作者: dabaorabbit 时间: 2012-2-3 09:23
哈哈，optro竟然这般模样，怎么看都像小丑，自己都没弄明白的东西还用来误导别人，尤其是还抨击对此解疑的人，真是学术、道德两无，活退化了

作者: smarter 时间: 2012-2-6 15:00
楼主，注意修养，说话不要那么明目张胆滴带有人身攻击性，也就是观点不同而已，谁也没刨你家祖坟，至于么，大家都是文化人，要平和，要淡定。

作者: mcraelee 时间: 2012-2-19 20:41
没有那条物理定律是铁律，很多很多年后，你们就像中世纪的天主教会的牧师在争论天使有几只翅膀。
不过目前，楼主不对

作者: mcraelee 时间: 2012-2-19 20:42
没有那条物理定律是铁律，很多很多年后，你们就像中世纪的天主教会的牧师在争论天使有几只翅膀。
不过目前，楼主不对

作者: smarter 时间: 2012-2-24 16:32
显然，这个回合大湿搬起石头砸了自己的脚。

作者: qsmyz 时间: 2012-2-25 00:48
楼主写的m2定义什么的我没怎么看懂，无关的人和事太多了，但是你说的二极管或板条激光不能用m2衡量我觉得还是很有道理的。
后面讨论的肯定是对的，不过没必要拘泥直径半径全角半角，统一的话计算结果应该是一样的吧。
m2这个是描述光束传输特性的参数，实际上确实挺有局限性的，m2太大的话（例如大于5）应该很难描述实际激光光束质量了，没有几个激光器是规规矩矩的某个高斯模式吧，而且很多时候波前畸变的作用更大。
大家激烈讨论问题挺好的，别人身攻击就行了。

作者: optro 时间: 2012-2-25 01:41
TEM(x,y)=TEM(x)*TEM(y)
TEM(x)00
TEM(y)00

作者: optro 时间: 2012-2-25 02:09
北京理工大学高教授（为光辉老师的博）、赵教授（姚院士的博）主编的激光名词国标，中的M平方定义是张老板的说法， M平方=1.27*波长。

这就是我和张老板的不同之处，我重来不认为外文文献的东西，就是真理。就好比这两位的编的标准中有相干合束一样，这两位大概没有学应用光学（该标准在ISO中没有）。

在这个标准中M=1.27*波长，对于园还可以凑活，但是对于板条、LD就很牵强。还有M数就够了。不是画蛇添足，来个平方。

至于那些半导体所的王大宝等，就根本没有懂得这个平方，淡然很多的教授们也不懂。

我还要强调造假不是从中国发明的，从外文文献开始的，以至于科学院、搞笑在结题的时候不得不造假。

可笑的是有些人把造假当成了真！

最近见到一位光电院的能人，他在语无伦次的时候说了这样的一个笑话，“许多大牛说多模光纤（大直径）输出的光中心暗，边缘一圈亮光，我的一位学生在一次实验中终于做出了这个实验，把光会聚到光纤外面的一圈”
这位能人真的牛，学生野牛，会聚光直径几百微米不进，偏偏会聚进十微米的包层，这个光学系统做的真牛，物理学改写。但是进入包层后，包层歪的保护层是高折射率材料，成不了“博导”，科学院就是有这样的人。

不过这还不是最牛的，这位已经做出了19芯的快慢轴准直，这个不在话下，还做出了49芯的快慢轴准直。这样王志勇就不如他了，一个次方搞笑哪能和中国科学院光电院比较？

不过这位您考虑49芯，是0.02毫米的宽度，两边倒角多少？您不会说1微米吧！

还有牛的话。

作者: 蚂蚁103 时间: 2012-3-13 22:11
本帖最后由蚂蚁103 于 2012-3-13 22:12 编辑

新手报到帖
查到个I2C总线，m2估计不是m的平方，是另外一个整体符号，随意叫啥
如果m用来描述物理极限，单位mm*mrad，m2只是个没有量纲的比值，用来描述实际光束质量
实际激光器提m2，没人说我的激光器m怎么怎么样，因为每个m都是一样的。
板条得提供两个方向上的m2
不要那么专业好不，以上纯属新人猜测，对正误不负责任

作者: optro 时间: 2012-3-14 06:28
ISO和国家标准中定义的M平方数是几个极限毫米毫弧度，是没有量纲的。
这种定义是不科学的。如果这样定义平方就没有意义了，其实这里几个几个毫米毫弧度数，仅仅是M数，平方自然是M*M。
早期没有M的定义，周院士、天大写的激光原理中，仅有TEM(x,Y）毫米号弧度，TEM(X),TEM(Y)，TEM00（X，Y），这样的定义。
至于为什么用M这个数，仅仅为了好比较各种激光器，看他们做到了里极限有多远。
其实用几个毫米毫弧度就可以比较了。但是就好比光功率需要振幅平方一样。每毫米号弧度功率，这是谬误，应该是单位面积。单位空间角的光功率，也就是光通量，或亮度才能够说明问题。
聊到现在，有几个从事激光或加工的人，知道这些？
中国科学院半导体所出了个全光纤组，出了个王大宝（这是他自己定义），他认为M平方数很玄，事实是一种定义，理论极限亮度的比值，这个搞不懂，还做激光？
也难怪，为这个科学院骄傲的全固态激光组，做出了10千瓦的全固态激光器，但是请注意了，他们的10千瓦激光的直径多少？束散角多少？亮度我可以说，还不如最亮的LD激光器！
这就是科学院的研究，倒退！

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