Исследование спектра излучения лазера, страница 4

где ν = c/λ – частота генерации лазера; c – скорость света в вакууме; n – показатель преломления среды, заполняющей ИФП; α – суммарные паразитные потери излучения в ИФП; τ – суммарный коэффициент пропускания зеркал

Описание лабораторной установки. Установка (рис.2.2) состоит из укрепленных на общем основании двух газоразрядных лазеров с различными

Рис. 2.2. Схема лабораторной установки

длинами оптических резонаторов L₁ = 0,5 м и L₂ = 0,23 м, сканирующего интерферометра Фабри – Перо, двух фотоприемников и осциллографа. Блок питания лазера-1 позволяет регулировать разрядный ток, определяющий усиление активной среды. Одно из зеркал лазера-1 закреплено на электрически управляемом пьезокерамическом корректоре ПК-1. Блок управления смещением зеркала содержит регулируемый источник постоянного напряжения и генератор линейно изменяющегося напряжения ГЛИН-1, которые обеспечивают ручное или автоматическое изменение длины ОР. Положение сканируемого зеркала интерферометра Фабри – Перо, установленного на пьезокорректоре ПК-2, изменяется автоматически с помощью ГЛИН-2, синхронизирующего одновременно и развертку осциллографа. Для начальной подстройки изображения спектра лазера на среднюю часть экрана (на середину импульса ГЛИН-2) в блоке управления зеркалом ИФП имеется источник с плавной регулировкой выходного напряжения. Мощность излучения лазеров контролируется фотоприемником ФП-1, соединенным с измерительным прибором ИП-1и самопишущим прибором.

Для устранения оптических биений между расположенными соосно лазером и ИФП используется развязка в виде оптического вентиля ОВ, состоящего из поляроида и четвертьволновой пластины.

Порядок выполнения работы

1. Включить, блоки управления смещением зеркал лазера и сканирующего интерферометра, осциллограф, измерительные приборы и блок питания лазера-1. Установить исходное значение тока лазера I = 10 … 12 мА.

2. Прогреть приборы в течение 10 мин, наблюдая по экрану осциллографа за поведением спектра излучения лазера-1. В процессе выполнения п. 2

рассчитать межмодовый интервал ИФП Δν_ИФП в соответствии с (2.4), полагая L_ИФП = 0,095 м и п = 1.

3. Увеличивая амплитуду импульса ГЛИН-2, добиться появления на экране осциллографа как минимум двух изображений спектра излучения лазера-1 и зарисовать их. Измерить в делениях сетки экрана расстояние между максимумами однотипных линий излучения двух соседних спектров лазера. По полученным данным рассчитать калибровочный коэффициент К_ν (Гц/дел) для горизонтальной оси осциллографа.

4. Измерить в делениях экрана частотные интервалы Δν_q , Δν_0,5 и пересчитать их в герцы. Экспериментальное значение Δν_q сравнить с рассчитанным по (2.3) для L = L₁ = 0,5 м.

5. Уменьшая амплитуду импульса ГЛИН-2, добиться появления на экране осциллографа одиночного изображения спектра излучения лазера.

6. Регулируя выходное напряжение U_см источника смещения-1 в пределах 0 … 300 В, исследовать влияние изменения длины оптического резонатора лазера-1 на его спектр излучения и выходную мощность, сняв зависимость P = f (U_см). Зарегистрировать 3 – 4 различающиеся картины спектров, фиксируя соответствующие им значения напряжений смещения, подаваемых на пьезокорректор лазерного зеркала. Регистрация спектров должна производиться с привязкой к системе координат сетки экрана осциллографа.

Определить разницу ΔU_λ/2 напряжений смещения, соответствующую изменению длины ОР лазера-1 ΔL = λ/2, когда на экране последовательно возникают две неотличимые картины спектра излучения лазера. Рассчитать для λ = 632,8 нм чувствительностьS_L(нм / В) пьезокорректора (S_L = λ/2ΔU_λ/2).