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标题: 激光是偏振光吗？ [打印本页]

作者: yeag 时间: 2009-4-24 01:05
标题: 激光是偏振光吗？
激光本身到底属不属于偏振光啊看了很多贴有的说既不是自然光也不是偏振光有的说激光因受激辐射的原因光子的频率一致、相位一致、偏振方向一致、传播方向一致所以属于偏振光到底是怎么回事啊头都快晕了恳请牛人指点下。。偶是位激光新手恳请赐教还有想问下扩束镜是起什么作用啊激光远场发散角和束腰半径有什么联系吗他们分别具体影响到什么啊。。。。。

作者: xiyi527 时间: 2009-4-24 08:23
在论坛里搜索激光原理，随便下一本就都知道了。

作者: qyxhhl 时间: 2009-4-24 09:02
肯定不会是线偏振光的~~除非加布儒斯特窗等进行选择~~~~因为有些自发辐射的也被放大了，因此出射的光不是线偏的，应该是部分偏振光吧~~~

作者: mengfh 时间: 2009-4-24 09:09
既然说偏振方向一致了，不就是偏振光了吗？偶也想知道详情。

作者: qdhank 时间: 2009-4-24 09:23
我觉得拿个偏振片转一下比较好，只要出现消光现象或者极大极小，那肯定无疑是偏振光了。
要是不出现消光现象的话，两种可能，圆偏振光和自然光。
再想办法区分圆偏振和自然光，放一个波片，再放偏振片，就可以看出来了！

作者: 弥勒 时间: 2009-4-24 10:30
本帖最后由弥勒于 2009-4-24 10:34 编辑

我也很想象2楼的这么甩一句。但是，我不是高手，我很体谅新手的难处，所以不能这么做。我本身是学无线电的，对以激光的一点基础认识全部是自己看书的结果。带着问题和结论看书肯定会事半功倍，所以希望高手们理解，如果真的建议别人看书，麻烦起码给个链接。或者你继续潜水也可以。
对于楼主，明知道自己是新手，就不要一发贴就请高手出来。高手们对新手的问题很不容易解释，因为要保证你能很容易的看明白，他们需要抛开自己习惯的思维方式，回到新手的视角来回答。对他们来说是有一点麻烦的。同时象我这样的半桶水本来是很乐意给你力所能及的帮助的，但冒充高手，对我来说十分有压力。
根据自己的理解回复你的问题：激光是高度偏振的，但激光束内部存在着很多不同的偏振方向。将激光束的横截面置于平面坐标上，当各方向的偏振强度十分接近时，偏振强度的包络在平面坐标上近似为圆，称为圆偏振，光束基本上不表现出偏振性，也可以成为非偏振。当某方向的偏振强度明显大于其他方向时，偏振强度包络在平面坐标上近似为椭圆，椭圆的短臂和长臂（就是a:b,记不清是不是叫段臂和长臂了)之比称为偏振比，激光束呈现偏振性，称为偏振光。当长臂远大于短臂时，光束绝大部分偏振强度高度方向一致，激光束呈现出很强的偏振性，称为线偏振。
扩束镜主要用于压缩光束发散角和减小远场光斑。
激光的远场发散角就是激光束在无穷远处的发散角，以高斯光束来说，远场（半角）发散角就是其双曲包络曲线的渐进线和光轴的夹角。实际应用中，一般认为激光束距束腰10m以外的测量发散就就是远场发散角，和理论的远场发射角已经十分近似了。
束腰，从字面上看就是激光束的腰，是激光束最细的地方。从光轴上看，是z轴0点的位置。从高斯光束的双曲包络来看，是双曲包络的顶点。需要说明的是，激光束经过光学系统后，如凸透镜、凹透镜等，其双曲函数已经发生变化，不再是原来的激光束了。激光器也是一样的，激光器输出的激光束一般都在腔外进行了光学处理，也不再是谐振腔里的那束激光，很可能束腰位置完全不一样了。束腰半径是激光束的最小光斑的半径，是高斯光束双曲函数的最小正数值。
高斯光束的束腰半径和远场发发散角是其双曲包络函数的两个变量，共同确定高斯光束的空间形状。也就是说每条稳定的高斯光束，它的远场发散角和束腰半径都是唯一确定的。实际应用中通常也用这个关系来分析非多模激光束（高斯光束也叫基膜激光束）。

作者: yeag 时间: 2009-4-24 12:25
感谢大家的建议尤其是6楼都讲这么深了还说自己不是高手来虽然没都看明白但让我也有了新认识谢谢大家。。。我想问的就是工作物质受激辐射出来的光束在没经过光学系统前是属于偏振光的哪种，还是根本连部分偏振也算不上。还有就是远场发散角和束腰半径两者是个什么关系是成反比的吗对激光光斑尺寸有影响吗
还有影响光束质量的好坏有哪些因素啊有没有个标准来衡量啊

作者: laserpad 时间: 2009-4-24 12:44
“激光是高度偏振的，但激光束内部存在着很多不同的偏振方向。”
不甚明白...

作者: 弥勒 时间: 2009-4-24 14:01
印象中ND:YAG输出的是圆偏振，但经过起偏器可以转换成线偏振。ND:yvo4输出的本身就是偏振光，不需要另外起偏。远场发散角和束腰半径不是反比关系，他们都是激光束的重要参数，它们对光斑尺寸有影响。但不能直接反应光束质量。激光束经过理想光学系统(就是不考虑什么球差、相差之类的)后，远场发散角和束腰半径各自的变化比例是成反比的。

“激光是高度偏振的，但激光束内部存在着很多不同的偏振方向。”
不甚明白8# ...

为什么这么说，我也不怎么明白，只是在某本书上看到过类似的说法，也可能我的表达不是很贴切。

作者: vaniia868 时间: 2009-4-24 14:44
是否偏振，要看是什么激光？

作者: yeag 时间: 2009-4-24 15:12
我一直以为激光经过光学系统以前本身受激辐出来的光束属于偏振光源因为工作物质原子可发出与诱发光子全同的光子，不仅频率（能量）相同，而且发射方向、偏振方向以及光波的相位都完全一样。但是有很多人说激光本身不属于偏振要经过偏振片才能得到偏振光。到底是怎么回事真的是约来越糊涂。就好像翻过高山后发现一片平原可是等越过平原后又看见更高的一座山档在面前。。。到底有没有一个正解啊因为本人文化水平有限书上有很多东西是看不懂的

作者: liuyouqiang 时间: 2009-4-24 19:57
激光有一定的偏振度，半导体激光器的偏振度在98%左右

作者: xiaoqing8569 时间: 2009-4-25 20:13
要想得到高度偏振的线偏振光还是需要通过起偏设备才可以的（偏光棱镜，偏振片等等）。有的激光器里面加了布儒斯特窗，所以输出就是线偏振光。如果不加的话，应该是部分偏振光。

作者: Jasmine-guo 时间: 2009-4-26 00:30
赞同13楼的话。另外，9楼“弥勒”先生提到“印象中ND:YAG输出的是圆偏振”，我想是因为Nd:YAG晶体是各向同性晶体；而Nd:YVO4是单轴晶体，具有双折射现象。沿c轴方向上吸收系数最大，同时受激辐射截面沿c轴方向的偏振具有最大的值，所以输出的1064nm激光总数沿c轴的线偏振光。

作者: Jasmine-guo 时间: 2009-4-26 00:41
9楼说“远场发散角和束腰半径不是反比关系”这句话不妥。对高斯光束来说，二者是反比关系，二者乘积具有确定值，并可同时描述光束的近场和远场特性。目前我们用光束衍射倍率因子即M2（M平方）作为衡量激光束空域质量的参数。M2定义为实际光束的腰斑半径与远场发散角的乘积与基模高斯光束的腰斑半径与远场发散角的乘积之比。

作者: 弥勒 时间: 2009-4-26 09:04
感谢14楼的补充解释,弥补了我不知其所以然的缺陷.
另外,15楼的朋友可能受M2的影响太大,才会认为远场发散角和束腰半径成反比,高斯光束有一个很重要的函数,就是其包络双曲线.每一条稳定的高斯光束其包络双曲函数是确定的.包络双曲函数是高斯光束光斑半径关与Zz轴的函数,反映的是高斯光束空间形状.因为远场发散角和束腰半径分别为双曲包络函数的系数和常量,也就是说他们本身都是常数,所以他们的乘积也是常数.(前面说到远场发散角和束腰半径都是双曲包络的变量,是表达失误,那时是想表达不同的远场发散角和束腰半径确定特有的空间形状,是针对不同的若干激光束来说的.在此补充修正).远场发散角和束腰半径成反比其实是说激光束在经过光学系统后两者的变化成反比.
总结一下,远场发散角和束腰半径是双曲包络函数的系数和常量,共同决定激光束的空间形状,他们之间没有反比关系.

作者: lvzuyao123 时间: 2009-4-26 17:53
7# yeag

M2因子可以说明一下光束质量怎么样,M2=(束束腰半径X远场发散角)/(模束腰半径X基模远场发散角),一般这个值总是大于是1的准基模,越小越好...

作者: Jasmine-guo 时间: 2009-4-26 21:41
16楼的朋友，周炳琨的“激光原理”书中，远场发散角的定义表达式中，远场发散角和腰斑半径就是反比关系的呀。不信，你去看看。

作者: 弥勒 时间: 2009-4-26 22:10
那你是怎么理解这个表达式的呢？

作者: Jasmine-guo 时间: 2009-4-27 00:28
单独用其中一个量来衡量激光束的空域质量是不科学的。经过光学系统后，光束的腰斑和发散角都可改变，但减小腰斑必然使发散角增加。经过理想的无像差的光学系统后二者的乘积是不变的。

作者: 弥勒 时间: 2009-4-27 08:48
呵呵，我说的是腰斑和发散角（远场）确定激光束的空间形状，并没有涉及空域质量什么的。二者乘积是不变，是在经过光学系统后，光束空间形状发生变化时才表现出来的。而不管是经过光学系统前还是后，激光束的腰板和发散角都是常量。如果再经过一个光学系统，激光束又会新的空间形状，会有新的腰斑和发散角，他们还是常量。所以说腰斑和发散角不是成反比关系的，只有在经过光学系统产生空间形状变化时，产生成反比变化的新的腰斑和发散角。

作者: matthewlas 时间: 2009-4-27 15:45
12# liuyouqiang

你的头很难看，慌得人眼晕

作者: matthewlas 时间: 2009-4-27 15:48
14# Jasmine-guo

据说NdYAG的偏振比和泵浦源的相同（端泵），侧泵可能是圆偏的

作者: 456k 时间: 2009-4-27 17:35
看是怎么样消光的，可以是也可以不是。

作者: laser.f 时间: 2009-4-27 19:18
如果是倍频，偏振比和腔型也有关系。

作者: qyxhhl 时间: 2009-4-27 22:08
一般来说，在激光器的光路里有起偏元件才会产生偏振光。

普通的He-Ne不是；

大部分电光调Q的YAG是，需要做腔外倍频以及泵浦染料、OPO的YAG也是；

使用布儒斯特窗口的外腔CO2也是。

作者: Jasmine-guo 时间: 2009-4-27 22:34
21楼的朋友，你总说“说腰斑和发散角不是成反比关系的”，那激光原理书中的那个公式怎么理解？难道错了吗？明明是反比关系呀。另外，如果两个量的乘积不变，是不是能说明它们是成反比呢？至于“空域质量”，就是指光束的空间质量。

作者: 弥勒 时间: 2009-4-28 09:54
本帖最后由弥勒于 2009-4-28 09:58 编辑

面积恒定的前提下，长方形的长和宽成反比，不能因此就说长方形的长和宽是反比关系。同样，光学系统作用的前提下，高斯光束的腰斑和远场发散角成反比，同样不代表说光束本身的腰斑和发散角就是成反比关系。一个1平米的桌布，形状有很多不同的可能。但是如果想要长1米宽2米怎么办，换个2平米的桌布就行了。也就是说一旦失去了1平米这个前提条件，反比也就不存在了。两台不同的激光器，可能光束发散角相同，但腰斑不同，也可能腰斑相同，但发散角不同，还可能两样都不同，他们哪来的反比关系。就算同一个激光器，在不同状态下受泵源、温度、变形等影响，出光光束的腰斑和发散角也是会变化的，比如从基膜变成了多模，光束的腰斑和发散角还是反比关系吗？应该不是了。腰斑和发散角呈反比，是在特定的前提下的，是只某一条激光束通过光学系统产生变化的时候。这时，激光束变化前后的腰斑和发散角呈反比。
27号，我对你说的公式的理解你满意吗？我大概回忆一下双曲函数为：w^2=w0^2+(tga)^2*z^2,其中w0是腰斑半径，a为发散角，z为光轴上距腰斑的距离，w为z点处的光斑半径（2年前看过的公式，不知道有没有记错，如有错误，希望大家指正）。这个就是高斯光束空间形状的函数。从这个函数来看，腰斑和发散角是没有反比关系的。如果你还是觉得不能接受的话，下次想办法发张图上来给你看看，虽然对我来说很麻烦。

作者: hyflwf 时间: 2009-4-28 21:06
20# Jasmine-guo

原则上激光是线偏振光，激光束散角是激光远场的发散角，激光束腰要看是那种激光器，有时候束腰在输出镜处，有时候在腔内，有时在腔外。

作者: qyxhhl 时间: 2009-4-29 10:46
地球上不可能有绝对的线偏振光~~~~~

作者: youi 时间: 2009-5-1 00:08
激光一般只用输出的基膜。偏振度越高越好。而且介质的不同会使光谱加宽机制不同，偏振度好坏还要看模式

作者: Jasmine-guo 时间: 2009-5-6 00:47
我指的是高斯光束的腰斑和发散角成反比。如果不是高斯光束，还有没有这样的关系，不确定。而且，腰斑是一个特殊位置的点，不要把任何位置处的光斑半径都叫做腰斑。28楼的朋友，你那个公式是反映不出和发散角成反比的，那个公式反映的是高斯光束的光斑半径随z的变化。你怎么不把高斯光束发散角的公式写出来呢？写出来后，任何人都看明白，高斯光束发散角和腰斑是成反比的。另外，我觉得你把一般位置处的光斑半径和腰斑混淆了。

作者: 弥勒 时间: 2009-5-6 11:02
好了，我投降了。我以后尽量不说话了。

作者: kugua 时间: 2009-5-7 10:32
弥勒很专业呀，只是混淆了光斑半径和腰斑半径．反比关系还是毋庸质疑的，呵呵

作者: 高欢欢 时间: 2009-5-7 11:46
在倍频激光器中，有一类和二类相位匹配方式，出来的是o光或e光，激光都是有一定偏振度的。但并不是完全偏振的，别的偏振方向也有值。

作者: qdhank 时间: 2009-5-7 16:24
高深呢，长见识了！都是高人呢

作者: schwein107 时间: 2009-5-7 20:04
我也来学习下，赞6楼的~~~

作者: papple 时间: 2009-5-8 01:51
看来自己真实比较菜惭愧学习中。。。。。

作者: zhongzg 时间: 2009-8-2 14:43
ND:YVO4出来的光是P偏振还是S方向偏振啊？

作者: 电阻 时间: 2009-8-3 09:09
我见到的偏振激光器，大部分是LD出来的激光。

作者: inter--diff 时间: 2009-8-3 11:42
非要打破砂锅问到底----------------把锅打破啦，大家都没得吃啦！！！唉

作者: szhlhx 时间: 2009-8-4 10:41
合力合兴认为，将偏振当做特性来看待就OK了。

作者: dingdongdoor 时间: 2009-8-16 14:04
普通二氧化碳激光器发出的光是圆偏振的

作者: manduhu21 时间: 2009-8-25 00:31
我觉得激光晶体出来的光，是偏振光，只不过他各个方向都有，而且统计相等，所以不表现为偏振特性。我觉得这种光不应该叫圆偏振光，圆偏振光我觉得是偏振方向连续改变的偏振光。距离激光晶体距离不同，偏振方向不同。有点像一个螺旋上升的楼梯一样。经过偏振片筛选，p光在谐振腔内放大，其他方向的光被抑制，所以插入偏振片以后，谐振腔内的激光就为p方向线偏振光。

作者: zgzxb 时间: 2009-9-5 16:40
？？？

作者: liy 时间: 2009-9-7 11:20
这个问题看来还没有统一答案！我去问问老师！

作者: dwx8468396 时间: 2009-9-7 13:49
有圆偏振的，也有线偏振的，但偏振度不高，像nd：yvo4号称是线偏振的，其实最好是要起偏器起偏！

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