第六章 激光器特性的控制与改善-书中公式
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实验一:He-Ne 激光器谐振腔调整和激光特性的测量一、实验目的:1.了解He-Ne 激光器的构造。
2. 观察并测量He-Ne 激光器的功率、发散角等特性参数。
3. 调整谐振腔一端的反射镜,观察谐振腔改变后He-Ne 激光器性能参数的变化。
4. 了解外腔He-Ne 激光器的偏振态。
5. 通过光栅方程来验证He-Ne 激光的波长。
二、实验内容:1. He-Ne 激光器发散角测量由于远场发散角实际是以光斑尺寸为轨迹的两条双曲线的渐近线间的夹角,所以我们应延长光路以保证其精确度,此时需要在前方放置反射镜。
可以证明当距离大于λωπ207时所测的全发散角与理论上的远场发散角相比误差仅在1%以内。
(1)确定和调整激光束的出射方向,放置一个反射镜来延长光路。
(2)在光源前方L1处用光功率计检测,在与光轴垂直的某方向延正负轴测量并绘出光功率/位移曲线。
(3)由于光功率/位移曲线是高斯分布的,定义Pmax/e2为光斑边界,测量出L1位置的光斑直径D1。
(4)在后方L2处用光功率计同样测绘光强/位移曲线,并算出光斑直径D2。
(5)由于发散角度较小,可做近似计算,θ2=D2-D1/L2-L1,便可以算出全发散角2θ。
2 .利用光栅方程验证波长。
He-Ne 激光器的波长是623.8nm, 通过光栅方程可以验证激光器的波长值。
观察衍射图样,统计出衍射级数j 。
根据三角公式,计算出衍射角θ。
由于光栅常数d 已知,根据光栅方程可以计算出激光波长。
),2,1,0(sin ±±==j j d λθ1. 观察He-Ne 外腔激光器模型,了解各部分构造及工作原理。
He-Ne 激光器的组成包括有:共振腔(由放电毛细管和反射镜组成)、工作物质(有氦氖气体按一定比例组成)、放电电源(通常多采用直流高压电源)。
当氦氖激光器的电极上加上几千伏的直流高压后,管内就产生辉光发电,对工作物质进行激励从而引起受激辐射,经共振腔进行光放大以后,即产生激光输出。