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光信息专业基础实验讲义09光信息科学与技术专业佛山科学技术学院光电信息与技术实验室编写实验一 全息光栅的制作全息光栅作为一种重要的分光元件, 近年来在光全息、光通信、光互连、光交换、光计算等方面获得了广泛的应用。
与刻划光栅相比，全息光栅具有没有鬼线、杂散光少、分辨率高、适用光谱范围宽、有效孔径大、生产效率高、衍射效率高、成本低廉和易于制作等突出优点。
另外,全息法制作光栅的特点主要体现在以下几点:1) 光路的排布灵活,适合制作不同空间频率的光栅；2) 光栅尺寸可做得很大；3) 制作效率高；4) 若制作正交正弦光栅，全息法则更显优越。
正是因为这些优点使全息光栅在光栅的研制中独领风骚[1]。
光栅质量的好坏取决于栅条的平行性和等周期性。
单色均匀平面波是制作全息光栅的理想用光[2]。
全息光栅中使用较多的有黑白光栅和正弦光栅，亮度按矩形函数变化的光栅称为黑白光栅；亮度按正弦函数变化的周期图形叫做正弦光栅，见图2-1(a)和(b)。
【实验目的】1. 掌握空间频率较低的全息平面光栅的制作原理与方法；2. 学会在全息台上光学元件的共轴调节技术、扩束与准直的基本方法，熟练地获得和检验平行光；3. 学会测定全息光栅的空间频率。
【预备问题】1．什么是光栅常数？什么是空间频率？２．什么是线性曝光？什么曝光情况下获得正弦光栅？什么情况下获得黑白光栅？了解正弦光栅和黑白光栅的衍射图样有何不同。
【实验仪器】光学防震平台，He---Ne 激光器，定时器，50%分束镜，平面镜，全息干板，像屏，底片夹，透镜，显影、定影用具，读数显微镜等。
图2-1 (a)黑白光栅 (b)正弦光栅(a) (b)【实验原理】两列同频率的相干平面光波以一定夹角相交时，在两光束重叠区域将产生干涉现象。
如图2-2(a) 所示，在z=0的（x y ）平面（该平面垂直于纸面）上将接收到一组平行于y 轴的明暗相间的直条纹，其光强分布和条纹间距分别为（2-1）（2-2）式中：θ1、θ2 分别为两束相干光与（x y ）平面的法线夹角，θ1+θ2= θ 为两束光的会聚角。
光学与激光实验讲义光学与激光实验实验讲义华南师范大学信息光电子科技学院仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢46光学与激光实验目录光学与激光实验 (2)目录 (2)实验二腔内选频单纵模He-Ne激光器 (14)实验三 He-Ne激光器谐振腔调整及外参数测量 (21)实验四声光调制锁模激光器 (35)仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢46实验一氦氖多谱线激光器在增益管长为1m的外腔式He-Ne激光器中，用腔内插入色散棱镜选择谱线的方法，在可见光区分别使氖原子的九条谱线产生激光振荡。
实验要求掌握He-Ne多谱线激光线器的工作原理及腔型结构的特点；学习外腔式激光器及腔内带棱镜激光器的调节方法；测量各条激光谱线的波长；找出各条谱线的最佳放电电流及测量最大输出功率。
一、实验原理一台激光器除激励电流外主要由两部分组成，一是增益介质；二是谐振腔。
对He-Ne激光器而言增益介质就是在两端封有布儒斯特窗的毛细管内按一定的气压充以适当比例的氦氖气体，当氦氖混合气体被电流激励时，与某些谱线对应的上下能级的粒子数发生反转，使介质具有增益。
介质增益与毛细管长度、内径粗细、两种气体的比例、总气压以及放电电流等因素有关。
对谐振腔而言腔长要满足频率的驻波条件，谐振腔镜的曲率半径要满足腔的稳定条件。
总之腔的损耗必须小于介质的增益，才能建立激光振荡。
由于介质的增益具有饱和特性，增益随激光强度增加而减小。
初始建立激光振荡时增益大于损耗，随着激光的增强而增益逐渐减小直到增益等于损耗时才有持续稳定的振荡。
稳定振荡时的增益叫阈值增益，初始的增益叫小信号增益。
小信号增益与阈值增仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢46益之差越大，腔内的激光强度越强，对小信号增益很低的激光谱线是否能获得激光振荡，关键在于谐振腔的损耗能降低到什么程度。
1、在可见光区激光谱线的小信号增益系数在氦氖混合气体的增益管中氖原子的3S2能级对2P i（2P i是2P1，2P2，…，2P8，2P10九个能级的简称，3S2-2P9的跃迁是违禁的）九个能级之间能够产生粒子数反转，使介质具有增益，九条谱线的小信号增益系数G0如表1所示。
激光技术实验讲义激光原理与技术实验讲义赵江编审激光安全⼗项基本事项1. 除⾮在特殊情况下，使⽤激光器⼀般都必须在密闭室内空间。
2. 不要直视激光光束，对⼤功率红外或紫外的不可见光尤其要注意。
3. 操作激光时不要戴⼿表、⼿饰等反射较强的饰物。
4. 任何时候都不要忘记戴防护镜。
5. 对不可见的激光关闭后应⽤ IR 或 UV 卡检查⼀下是否真的关闭。
6. 激光器⼯作时要将不⽤的光导⼊到光束垃圾桶。
7. 对⾃制的光路部分最好⽤⼀个防护罩罩起来。
8. 保持光路⾼度在⼈的视线以下，⼯作时弯腰、低头、或拣地上的东西都是⾮常危险的。
9. 在激光⼯作地点的门⼝和室内贴上警⽰标签。
10. 所有激光器操作⼈员必须经过培训。
⽬录实验⼀激光谐振腔的调试 (1)实验⼆氦氖激光束光斑⼤⼩和发散⾓测量 (7)实验三共焦球⾯扫描⼲涉仪与氦氖激光束的模式分析 (12)实验四脉冲固体激光器的调试与参数测量 (25)实验五电光调Q和倍频实验 (35)实验六半导体激光器系列实验 (47)实验七半导体激光器端⾯泵浦和腔内倍频实验 (54)实验⼀激光谐振腔的调试⼀、实验⽬的1．掌握激光谐振腔结构，并学会稳定激光谐振腔的设计2．掌握谐振腔调试⽅法及技术⼆、实验仪器Las —Ⅲ型调腔实验仪三、实验原理1．激光的⾃激振荡和光学谐振腔激光的原意是受激辐射的光放⼤（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation ）。
由爱因斯坦关系式：3213218A h n h B c νπνν== （1.1）121212B f B f =及⿊体辐射普朗克公式：1-=KT h eh E νν（1.2）可得光⼦简并度n 为：21212121338A W A B c h n ===ννρνπρ（1.3）其中νρ为单⾊能量密度。
由于受激辐射产⽣相⼲光⼦，⽽⾃发辐射产⽣⾮相⼲光⼦。
从（1.3）式出发，要产⽣激光就需要提⾼光⼦简并度，使受激辐射远远强于⾃发辐射。
激光原理与技术课件课件激光原理与技术课件一、引言激光作为一种独特的人造光，自20世纪60年代问世以来，已经在众多领域取得了举世瞩目的成果。
激光原理与技术已经成为现代科学技术的重要组成部分，并在光学、通信、医疗、工业加工等领域发挥着重要作用。
本课件旨在阐述激光的基本原理、特性以及应用技术，使读者对激光有更深入的了解。
二、激光的基本原理1.光的粒子性与波动性光既具有粒子性，也具有波动性。
在量子力学中，光被视为由一系列光子组成的粒子流，光子的能量与频率成正比。
而在波动光学中，光被视为一种电磁波，具有频率、波长、振幅等波动特性。
2.光的受激辐射受激辐射是指处于激发态的原子或分子在受到外来光子作用后，返回基态并释放出一个与外来光子具有相同频率、相位、传播方向和偏振状态的光子。
这个过程是激光产生的核心原理。
3.光的放大与谐振在激光器中，通过光学增益介质实现光的放大。
当光在增益介质中往返传播时，不断与激发态原子或分子发生受激辐射，使光子数不断增加。
同时，通过谐振腔的选择性反馈，使特定频率的光得到进一步放大，最终形成激光。
三、激光的特性1.单色性激光具有极高的单色性，即频率单一。
这是由于激光器中的谐振腔对光的频率具有高度选择性，只有满足特定频率的光才能在谐振腔内稳定传播。
2.相干性激光具有高度的相干性，即光波的相位关系保持稳定。
相干光在传播过程中能形成稳定的干涉图样，广泛应用于光学检测、全息成像等领域。
3.方向性激光具有极高的方向性，即光束的发散角很小。
这是由于激光器中的谐振腔对光的传播方向具有高度选择性，只有沿特定方向传播的光才能在谐振腔内稳定传播。
4.高亮度激光具有高亮度，即单位面积上的光功率较高。
这是由于激光的单色性、相干性和方向性使其在空间上高度集中，从而具有较高的亮度。
四、激光的应用技术1.光通信激光在光通信领域具有广泛应用，如光纤通信、自由空间光通信等。
激光的高单色性、相干性和方向性使其在传输过程中具有较低的信号衰减和干扰，从而实现高速、长距离的数据传输。
