激光原理实验仪产品说明书1[1].doc

产品说明书图一KF-WGL1型示意图图二KF-WGL2型示意图图三KF-WGL3型示意图1、球面镜2、激光放电管3、平面镜4、激光电源5、准直激光管6、导轨7、功率计探头8、功率计9、双折射晶体10、共焦球面FP干涉仪11、锯齿波发生器12、示波器(另配)一、主要技术参数和指标1、导轨长度1000mm2、具有布儒斯特角气体放电管长度330mm,输出功率≤3mW,模式:基模+多模,工作电压2500V。3、准直激光管长度300mm,输出功率<5mW,模式:TEM00,工作电压2000V,工作电流5mA。4、球面腔镜R;700mm5、激光功率计测量范围:0~3mw6、共焦球面FP干涉仪:工作波长:600~660nm,腔长L:41mm,自由光谱范围:,精细度:≥120,PZT参数D33:。7、锯齿波发生器:锯齿波幅度:0~120V可调,直流电压:0~80V可调,锯齿波频率:10~40HZ可调。8、铝箱尺寸:520mmX390mmX170mm9、仪器净重:kg二、用途KF-WGL型激光原理实验仪是物理光学的基本实验仪器之一。采用了双外腔可调的结构形式。使实验的操作更具体,更完善,为培养学生的动手能力提供了有效可靠的实验装置。本产品主要功能有:1、双外腔的调整,验证激光的激发。2、光器外腔长度变化对激光功率变化测定的实验。3、光放电管在腔内移动变化对激光功率变化测定的实验。4、波长选择实验(需配备光谱仪)。5、波长选择实验(需配备扫描干涉仪)。三、实验原理一、HE-NE激光器HE-NE激光器是最早研制成功的气体激光器。它由阴极和阳极间通过充有氦氖混合气体的毛细管放电使NE原子的某一对或几对能级间形成集居数反转。虽然混合气体中HE的含量数倍于NE,但电子跃迁只发生于NE原子的能级间,辅助气体HE的作用是提高泵浦效率。由于它能输出优质的连续运转可见光,而且具有结构简单、体积较小、价格低廉等优点,在准直、定位、全息照相、测量、精密计量等方面得到了广泛应用。本实验采用的激光器为双外腔式激光器,如图4所示。采用布儒斯特窗,布儒斯特窗有两种功能,它密封激光管,以确保激光振荡中有明确极化而无附加的损失。布儒斯特窗使用于某特殊金属。在阳极的窗凸缘部分由玻璃制成,它用来在清理工作时抑制有害的高压的影响。使用的管有大约8千伏的点燃电压和大约2千伏的运行电压。。图4带有布儒斯特窗的激光管二、谐振腔对大多数激活介质来说,由于受激辐射的放大作用不够强,光波被受激辐射放大的部分往往被介质中的其他损耗因素(如介质的杂质吸收、散射等)所抵消,因而受激辐射不能成为介质中占优势的一种辐射。而谐振腔的作用正是加强介质中的受激放大作用。光学谐振腔是由两个反射镜组成,其一是全反的,另一个是部分透过的。谐振腔的光轴与工作物质的长轴相重合。这样沿谐振腔轴方向传播的光波将在腔的两反射镜之间来回反射,多次反复地通过激活介质,使光不断地被放大。而沿其他方向传播的光波很快的逸出腔外。这就使得只有沿腔轴传播的光波在腔内择优放大,因而谐振腔的作用可使输出光有良好的方向性。谐振腔的结构参数如下:本实验采用的谐振腔为平凹腔,输出镜为平面镜,g1=1,反射镜为凹面镜,R2=700mm。He-Ne激光器的光学谐振腔是根据激活介质Ne以及所要求的光束质量而设计的。稳定性的目标就是要获得尽可能好的光束输出,也就是基模高斯光束TEM00模式。一般来说,要获得高功率输出和较好的光束质量是两个相矛盾的要求,因为高功率输出需要较大的激活体积,而基模运转时的激活体积却被限制在他所要求的模体积之内。因此,平凹腔对He-Ne激光器是最佳的结构。三、高斯光束通常情形,激光谐振腔发出的基模辐射场,其横截面的振幅分布遵守高斯函数,故称高斯光束。表征基模光束传播特性的三个参数,它们分别是基模光束的光斑尺寸w、波面曲率半径R和衍射引起的附加位相△φ。当激光束沿Z轴方向传播时,可得(3-1)式中w0为束腰光斑尺寸。由此可以看到,w和R随Z的变化,可由束腰光斑尺寸w0这一参数完全确定,且w≥w0,R≥Z,图5示出高斯光束和这两个参数随Z变化的一般规律。W(z)随Z按双曲线的规律而增大。这表示光束在传输过程中逐渐发散。光束的发散度可由下式描写:(3-2)图5高斯光束和光束参数w和z的关系由此可见,在高斯光束的束腰(Z=0)附近,光束的发散角度很小(),随Z的增大,光束的发散角也逐渐增大,最后趋于一个常数。这时,可用高斯光束的远场发散角θ来描写,它定义为(3-3)远场发散角也是高斯光束的一个特性参数,它反映激光束的能量在空间上的集中性。显然,它是唯一地由w0决定的。w0越大,高斯光束的远场发散角越小,激光束的能量在空间上更为集中。高斯光束的半径,是指在高斯光的横截面考察,以最