Исследование оптического спектра газового лазера с помощью сканирующего интерферометра, страница 5

6.  Установить за интерферометром ФЭУ, получить сигнал на осциллографе.

7. Наблюдая осциллограмму, произвести окончательную настройку оптического тракта по максимуму сигнала.

I. По полученной на экране осциллографа спектрограмме излучения газового лазера оценить разрешающую способность интерферометра.

          Оценка производится на основании измерения ширины «пичка», представляющего одну из продольных мод в спектрограмме, по отношению к известному интервалу между модами  (c – скорость света; d_L – длина резонатора) или порядками интерферометра .

II. Сфотографировать спектрограммы излучения лазера а) в режиме согласования оптического тракта; б) в режиме рассогласования. Описать и объяснить изменения спектрограмм в указанных случаях.

III. Вместо сканирующего интерферометра (в позицию входного зеркала) поставить ПЗС камеру и получить распределение интенсивности излучения на мониторе и экране осциллографа (аналогично описанному ниже). Измерить ширину радиуса w_0J  и сравнить с расчетным значением.

Измерение расходимости излучения

Блок-схема установки определения расходимости излучения представлена на рис. 10.

Рис. 10. Схема установки для измерения расходимости излучения

1 – He-Ne лазер;

2 – поляризатор;

3 – ПЗС – камера;

4 – монитор;

5 – осциллограф С1-81;

          Излучение лазера направляется на ПЗС-камеру сигнал с которой поступает на монитор и телевизионный осциллограф с выбором строки С1-81. Для регулировки уровня освещенности ПЗС-матрицы используется поляризатор, укрепленный на вращающейся оправке.

I. С помощью блока выбора строки вывести на экран осциллографа сигнал строки с максимальным значением интенсивности (в этом случае строка проходит через диаметр пучка).

II. Вращая поляризатор, добиться оптимальной освещенности ПЗС-матрицы. В случае большой освещенности имеет место насыщение приемника (рис. 11б).

III. Измерить ширину распределения по уровню 0.5 от максимального значения для 4 -5 значений расстояний Lмежду ПЗС-камерой и He-Ne лазером. Расстояние L между ПЗС-камерой и лазером должно превышать 1 м. Измерения проводить при оптимальной освещенности ПЗС-камеры, избегая насыщения камеры (рис. 11б) и добиваясь максимального сигнала (рис. 11а) путем вращения оправки с поляризатором.

а)                                           б)

         Рис. 11а, б.

IV. Расчет минимальных размеров пучка лазера w_0L производится следующим образом:

1. Измеренные по уровню 0.5 от максимального значения интенсивности размеры лазерного пучка w_L пересчитываются из клеток осциллографа в единицы длины (1 мкс соответствует    0.09 мм).

2. Значения размеров пучка в поперечном сечении пересчитываются на уровень 1/e² от максимального значения интенсивности.

3. Полученная зависимость размеров лазерного пучка w_L от расстояния Lмежду ПЗС-камерой и He-Ne лазером аппроксимируется прямой.

4. Наклон прямой, аппроксимирующей каустику пучка используется для вычисления расходимости лазерного излучения θ₀.

5. По вычисленной расходимости лазерного излучения, в соответствие с формулой (8б), рассчитываются минимальные размеры пучка лазера w_0L.

Содержание отчета

1.  Формулировка цели работы.

2.  Схема лабораторных установок.

3.  Полный расчет согласования, схема согласования.

4.  Результаты экспериментов и расчетов.

5.  Объяснение полученных результатов.

Вопросы для самопроверки

1.  Устройство и принцип действия сканирующего интерферометра.

2.  Согласование оптических резонаторов: сущность согласования, методика расчет.

3.  Спектральные характеристики и когерентность излучения лазера, их взаимосвязь.

4.  Устройство, принцип действия, характеристики излучения газового гелий-неонового лазера.

Рекомендуемая литература

1.  Дудкин В.И., Пахомов Л.Н. Основы квантовой электроники. Изд. СПбГТУ. 1999. – 305 с.

2.  Ярив А. Введение в оптическую электронику. М., Высшая школа, 1983. – 397 с.

3.  Зайдель А.Н., Островская Г.В., Островский Ю.И. Техника и практика спектроскопии. М.: 1976 – 392 с.