He-Ne激光器偏振光数据处理与分析
1、He-Ne激光器偏振光测量
表1 He-Ne激光器偏振光测量数据表
偏振角度(°)输出功率（mW）偏振角度(°)输出功率（mW）偏振角度(°)输出功率（mW）
0 1.1361250.8032500.090
5 1.0731300.8592550.096
100.9951350.9342600.119
150.835140 1.0022650.169
200.743145 1.0662700.204
250.665150 1.1172750.252
300.556155 1.1452800.315
350.464160 1.1872850.412
400.378165 1.2012900.495
450.291170 1.1722950.618
500.225175 1.1473000.710
550.170180 1.1043050.801
600.130185 1.0343100.867
650.0981900.9483150.966
700.0881950.841320 1.027
750.0922000.755325 1.102
800.1132050.659330 1.145
850.1532100.574335 1.174
900.1982150.473340 1.192
950.2812200.386345 1.183
1000.3622250.285350 1.168
1050.4592300.223355 1.147
1100.5252350.172360 1.098
1150.6082400.127
1200.6992450.099
图1 He-Ne激光器偏振特性曲线图
分析：由图1 He-Ne 激光器偏振特性曲线图可知，He-Ne 激光器输出的
光为线偏振光；而且从图中曲线可知，曲线并非完全的平滑，有一定的凹凸瑕疵，这说明实验存在误差，这主要是受实验环境光变化的影响所致。

2、激光光束的束腰半径和发散角的测量
（1）激光光束的束腰半径测量
（2）激光基模束腰半径和发散角的测量
数据处理：
由表可得,
125z z cm -=,633nm λ=，10.8201mm ω=，20.8325mm ω=
把以上数据带入公式
2
012z z πωλ
-=
-
并用MATLAB 求解即可得到基模束腰半径0ω,如下图所示：
图2 MATLAB 处理数据图
由计算结果可知，满足条件的解只有两个，取平均值可得基模束腰半径
根据高斯光束发散角与束腰半径0ω的关系可得光束发散角大小为
3、误差分析
00.160810.16086
0.1608352
mm ω+==
06
0226330.00250.16083510λ
θπωπ︒
⨯==≈⨯⨯
通过He-Ne激光器输出的偏振光曲线图可知，实验存在误差，分析可知，本实验的误差主要来自以下几方面：
（1）实验室环境光的变化对实验结果造成的误差。

在实验开始时，我们注意到，在没有打开激光器，而先打开光功率计时，光功率计有示数，这说明实验室的光会对实验结果产生影响。

（2）由于在调节仪器时不可能百分百的准直，会存在一定的偏差，这也会对实验结果产生影响，从而造成误差。

（3）读数产生的误差，实验时，我们注意到光功率计的示数在不停地变化，而我们所记录的数据只是我们第一眼所看到的的数据，这也会对实验结果造成误差。

4、实验总结
通过此次实验，我对He-Ne激光器的工作原理以及He-Ne激光器的偏振特性有了深入的了解；学会了如何测量判断激光器的偏振状
ω以及发态；同时也学会了如何测量He-Ne激光器的基模束腰半径0
散角0θ。

5、思考题
（1）激光器主要由哪几部分构成，对于氦氖激光器具体指的是什么？
答：激光器由三个基本部分组成，分别是工作物质（增益介质）、光学谐振腔及激励系统。

氦氖（He-Ne）激光器是气体激光器的一种，是以“四能级系统”工作、连续发光的激光器；它的输出功率通常约数
毫瓦，高可达几十毫瓦，相干长度可达数米以至数十米。

具有制造简便、售价低、体积小，且寿命长、可靠性高的特点。

能发射出632.8nm 、
1.15m μ、3.39m μ三种波长的激光，其中在可见光频段的63
2.8nm 波
长氦氖激光器最为常见。

（2）实验中使用的激光器输出的是什么偏振光，解释为什么？
答：由图1 He-Ne 激光器偏振曲线图可知，激光器输出的是线偏振光。

因为由图可知，光矢量端点的轨迹为一直线,这说明在光的传播方向上,光矢量只沿一个固定的方向振动，所以激光器输出的是线偏振光。

（3）为何测量时He-Ne 激光器应与CMOS 保持足够远的距离？
答：原因有两点，第一，为了测量激光光束的发散角；第二，由于激光器输出能量较高，为防止激光损坏CMOS 器件，所以测量时He-Ne 激光器应与CMOS 保持足够远的距离。