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激光束远场发散角是评价激光质量的一个重要参数,不但能反映远距离传输时的激光发散特性,而且能准确评估出相关的激光仪器的品质及激光的传输质量。现实中,迫切需要小角度的激光远场发散角,所以能准确测量出微小角度的激光远场发散角显得非常重要。论文通过对高斯光束的传输和变换的系统分析,根据He-Ne 激光器和半导体激光器出射激光束的特点,设计出了对He-Ne 激光束和半导体激光束的两套准直整形系统。结合BeamProfiler 图像分析软件系统,利用CCD 标定的方法,通过测量光斑大小来计算激光束的远场发散角。其各章的主要内容如下: 第一章展望了激光束的准直方法及现状,激光束远场发散角的测量方法,以及测量激光远场发散角的意义。第二章介绍了激光束的基本性质,远场区和近场区的划定,高斯光束的光斑半径和远场发散角的定义,利用复参数q和ABCD 定律分析高斯光束的传输和变换,尤其对失调情况下的望远镜系统做了较详细的分析。第三章是根据高斯光束的透镜变换特点,利用CCD 准确测量出凹面镜后焦面上的光斑大小来计算出入射激光远场发散角的,并且简单对CCD 和BeamProfiler 图像分析软件系统进行了说明。第四章首先利用远场光斑测量法,对He-Ne 激光器出射激光束进行远场测量。接着,根据高斯光束通过望远镜系统的变换,通过理论的客观估算,利用两个望远镜实现He-Ne 激光束的准直,搭建实验平台,调整实验仪器,得到了较理想的实验图形和实验数据,即经准直的He-Ne 激光束水平方向的远场发散角为75.78μrad,垂直方向为76.53μrad。第五章首先对GaAlAsSDL-5400 型半导体激光器出射激光束的特点进行了分析,在相互垂直的方向上的光束发散角不相等,而且存在像散的问题,要得到共腰的圆形光斑,必须对半导体激光束进行消像散准直整形。根据复参数q 和ABCD 定律,理论上推导出使用两相互垂直的柱面透镜和棱镜对,能实现半导体激光束的消像散准直整形。然后,设计出了准直整形器件,由于处于调试阶段,使得最终准直整形效果不是较理想的圆形化光斑,在水平方向上的发散角为0.53mrad,垂直方向为0.64mrad。因此,准直器件还有待于进一步优化。第六章是本文对实验中所存在的误差进行了分析,以及误差对测量精度的影响。可见,测量系统中使用长焦距的凹面镜能达到较好的测量精度。