东南大学电子工程物理基础(4-1)2016
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一、实验目的1. 掌握F-P 标准具、F-P 扫描干涉仪的原理和使用方法2. 掌握He-Ne 激光器横模模式的观察和测量3. 掌握多光束干涉法测量激光线宽的原理及方法4. 掌握用腔内损耗法测量激光参数的原理和方法5. 根据自动测试系统测得的曲线,取适当的数据,编写程序,利用计算机进行计算6. 通过对激光器增益等参数的测量,对激光器的工作过程有进一步的了解二、实验原理1.激光横模的观察和测量为了简单起见,我们只讨论基模,即TEM 00模,这个基模的光斑形状为图1所示。
图1这个模的电矢量E 的振幅为:))(exp()(),,(2220z w y x z w A z y x A +-= 这种光场分布是高斯光束,所以成这样的光束为高斯光束。
如果记222y x +=ρ 则))(exp()(),(220z w z w A z A ρρ-= 当ρ=0,z=0时(即束腰的中心),电矢量振幅A 得知最大,为00/)0,0(w A A = 而当ρ0=w 0通常将电矢量振幅降到中心值的1/e 处时的径向距离称为光斑半径,用w(z)表示,w(z)作为光斑大小的量度,w 0为z=0处的光斑半径,通常称之为激光光束的腰粗。
在实际测量中,都是测量光强,因为光强与电矢量振幅之间的关系为:2A I α所以激光束的横向光强分布为: ))(2exp()())(2exp(])([),(),(22022202z w z I z w z w A z A z I ρρρρ-=-==当ρ=0时,I(0,z)=I0(z)可以测出谐振腔轴上(即光斑中心)的光强随着光束不同位置时的值。
当z值固定时,) ) (2exp()(),(220zwzIzIρρ-=这样可以测出,随着径向不同位置ρ时的光强值。
光强随ρ而改变的关系由纪录仪直接给出,如图2。
图2由光强的高斯分布曲线(图2)可以找出光强下降到光斑中心光强的1/e2处位置,这点离光斑中心的距离就为该处的光斑半径w(z)。