- •1. Теоретическая часть
- •Пространственное распределение амплитуды лазерного излучения
- •Параметры лазерного излучения
- •Преобразование гауссового пучка
- •1.3.1. Метод матричной оптики
- •1.3.2. Метод геометрической оптики
- •1.4. Измерение параметров лазерного излучения
- •1.4.1. Интерференционный метод
- •1.4.2. Метод, основанный на измерении мощности излучения
- •2.Экспериментальная часть
- •2.1. Описание лабораторной установки по интерференционному методу измерений
- •2.2. Описание лабораторной установки по энергетическому методу измерений
- •По интерференционному методу
- •По энергетическому методу
- •3.Порядок проведения работы
- •Контрольные вопросы
- •Приложения
- •Литература
2.Экспериментальная часть
Экспериментально-расчетная часть лабораторной работы предполагает проведение измерений интерференционным методом и методом измерений мощности излучения (энергетический метод).
2.1. Описание лабораторной установки по интерференционному методу измерений
Лабораторная установка состоит (рис. 7) из гелий-неонового лазера ЛГН- 208А(1), плоскопараллельной пластины (2), установленной на столике с отградуированным устройством измерения угла разворота, и измерительного микроскопа (3). При измерении параметров гауссова пучка, преобразованного оптической системой, устанавливается объектив "Индустар-51" (4).
Первоначально в ходе измерений пластина устанавливается в ближнее к объективу положение с углом разворота α1 и с помощью измерительного микроскопа находится расстояние ΔXK(α1) между (n) и (n+k) максимумами в интерференционной картине. Рассчитываются ΔX(α1) = ΔXK(α1)/K и величины δX(α1), R(z1,α1) по формулам (261) и (29).
Далее пластина отодвигается от первоначального положения на расстояние Δz, а интерференционная картина возвращается в исходное положение дополнительным разворотом пластины, после которого угол разворота равен α2. Повторяется измерение ΔXK(α1) и вычисляется δX(α1) и R(z1,α1).
Расстояние z12, характеризующее изменение положение наблюдаемой интерференционной картины относительно лазера, может быть определено из треугольника A1A2M (рис. 7б) в виде
Параметр конфокального zК гауссова пучка рассчитывается по формуле (19'), а затем исходя из (22) вычисляются r0 и 2θ.
Компоненты установки имеют следующие параметры:
Лазер ЛГН-208А
Радиусы зеркал: R1=0,5м, R2=∞ (выходное), длина резонатора: L=0,168м, расстояние от вершины сферы радиуса R2 до торца выходного окна b1=35мм, длина волны λ=632,8нм, мощность излучения 3,3 мВт.
Объектив И-51
Фокусное расстояние: f'=210,46мм, SF=-191,24мм, S'F'=183,71мм, расстояние от переднего торца объектива до главной плоскости b3=29,5мм.
Плоскопараллельная пластина
Толщина d=6,5мм, Показатель преломления nλ=1,51466
Цена деления угломерного устройства 3,6угл.мин.
Цена деления измерительного микроскопа 0,05мм.
2.2. Описание лабораторной установки по энергетическому методу измерений
Лабораторная установка предназначена для измерения мощности лазерного излучения и реализует второй метод нахождения параметров лазерного излучения. Установка состоит (рис. 8) из гелий-неонового лазера ЛГН-203 (1) с излучением на длине волн 632,8 нм перемещающийся по направляющей щелевой диафрагмы (2), объектива (3), концентрирующего излучение и измерителя мощности излучения, например, типа ИМО-2. Поскольку при расчете используется относительная величина мощности излучения, то в качестве измерительного прибора может применяться приемник излучения ФД-24К (4) с установленным перед ним поляризатором (5) и микроамперметр (6). Поляризатор предназначен для частичной селекции фонового (неполяризованного) излучения и установки уровня максимального сигнала. Для преобразования лазерного излучения на выходное окно лазера может крепиться однолинзовый объектив (7).
Конструктивные параметры компонентов лабораторной установки:
Лазер ЛГН-203
Радиусы зеркал: R1=1м, R2=2м (выходное зеркало), длина резонатора: L=330мм, b1=49мм, b2=25мм.
Щелевая диафрагма
2a=0,5мм, расстояние от плоскости диафрагмы до передней кромки установочной призмы b4=62мм.
Преобразующий объектив
Фокусное расстояние f'=83мм, расстояние от главной плоскости объектива до заднего торца оправы объектива b3=17мм.
Схема лабораторной установки для измерения