激光调腔与纵横模分析

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1、激光调腔与纵横模分析实验4：激光调腔与纵横模分析周眉亚华中科技大学物理学院应用物理1101班U201110249摘耍：光学谐振腔氮紙激光器模式分析实验(8),gl1R1R2得到球面镜腔的稳定条件：0glg21上式即为共轴球面腔的模式稳定原则。式中，当凹面镜向着腔(9)这正是光波相干极大条件，满足此条件的光将获得极大增强，其它则相互抵消。式中，n是折射率，对气体nJ,L是腔长，q是正整数，每一个q值对应一种纵向稳定的电磁场分布的波长q，称为一个纵模，q称作纵模序数，q是一个很大的数，通常我们不需要知道它的数值，而关心的是有几个不同的q值，即激光器侑几个不同的纵模。从式(9)中，

2、我们还看出这也是驻波形成的条件，腔2L同样，一•般我们不去计算它，而关心的是相邻两个纵模的频率间隔，q1c2L可看出，相邻纵模频率间隔和腔长成反比，腔越氐，纵越小，满足振荡条件的纵模个数越多；腔越短，纵越大，在同样增宽曲线范围Ida2al由于d与a间相差很小，可共用入近似表示S.R.21用频率表示，即为S.R.cl(2)精细常数精细常数F是用来表征扫描干涉仪分辨本领高低的参数，定义是：自由光谱范围与最小分辨率限宽度Z比，即在自由光谱范围内能分辨的最多的谱线数冃，根据精细常数定义FS.R.(19)其中就是干涉仪所能分辨出的最小波长差，我们用仪器测出的一个模的宽度△几代替,从展开

3、的频谱图屮我们可以测定出F值的人小，精细常数的理论公式为FR1R(20)R为凹面镜的反射率，从式(20)看，F只与镜片的反射率冇关，实际上还与共焦腔的调整精度、镜片加工精度、干涉仪的入射和出射光孔的大小及使用时的准直精度等因素有关。其实际值应山实验來确定。实验仪器：He-Ne气体激光器的模式分析实验装置:共焦球面扫描干涉仪主要性能指标1、反射镜（膜）：多层介质高反射膜；反射中心波长：632.8nm2、自由光谱区:2.5GHz（适用于3、精细常数：＞1004、振子：铅钛酸铅压电陶瓷5、光电接收器：PIN光电接收器（含放大器）6、仪器工作条件：环境温度较稳定，无剧烈变化，相对湿度

4、在85%以下。具体实验：设计一个氨氤激光器谐振腔，并调整使其输出激光一.按照实验讲义的装置图连接好实验的仪器。注意不要讲激光管的电源正负极接反，并且做实验的时候不要碰触接头。二首先，为了便于调节，先用肉眼粗略的将激光器的位置调节水平，然后将全反镜与半反镜粗略的放置与激光器垂总，下而开始梢细的调节。三.接通电源。先调节输出镜处的光路。首先透过输出镜，调节输出镜可以看到一个亮点。然后透过一个带有十字架的遮光板，可以看到在原来的亮点屮还冇一个小的更亮的点。这时,用台灯照亮十字架，可以看见视野中有一个十字架，这时，调节输出镜，将小的亮点与十字架的中心调节至重合。四.重复上一步的做法，

5、调节全反镜。五.不停的重复调节全反镜和输出镜，使其与激光管三者完全在一条线上，这时，微微的调节全反镜与输出镜，看到视野中的白点微微发红时，就不要用眼睛观察，此时，细微的调节全反镜和输出镜，直到出现激光，此时调节成功。激光模式分析1.由于Z前中调节出的激光强度太弱，不便于作模式分析，改用实验室提供的腔长为460mm的激光器。使被测激光束输入干涉仪的中心，细调十涉仪的方位螺丝，使反射光点能回到激光器输出镜上光的输出点，然后打开锯齿波的电源和示波器待测电源开关，进一步细调干涉仪支架上的两个方位调节旋钮，使谱线尽量强，噪声最小。1.调节示波器的参数，使屛幕上显示若干个干涉序的波形，同

6、吋把波形保存在U盘里。2.选择-个合适的波形，对示波器的x轴进行定标，山此计算纵模间隔和楷细常数等。数据分析：用示波器观察激光透过干涉仪的激光模式频谱。波形图如下：我纽测出的数据为AXs.R=20.5ms△X=2.9ms5x=1」ms示波器上单位x轴长度代表的频率S.R./Ax=(2.5E9)/20.5=1.2195E8Ax测量=(12195E8)*2.9=3.5266E8Ax理论=c/(2L)=(3.0E8)/(2*0.46)Hz=3.2609*10DHz相对误差：(Ax测量理论)仏x理论=8.15%从波形中估测半波宽度8x=1.1Av=5x*(S.R.仏x)=1.3414

7、E8Hz共焦球面干涉仪的精细常数FS.R./=(2.5E9)/(1.3414E8)=18.6仪器给出的楮细常数大于100,可见实验的误差还是很大的，这个实验対环境以及操作还有仪器的要求比佼大，稍微有一点不完美的地方就可能会导致很大的实验误差。总结：本实验个人认为是这次实验里面最难做的一个实验，主要就是实验的操作是在是很有难度，在调激光的过程中，每次都是自己看似调节的已经很完美了，可是就是不出來激光，还需要很细致的调节，这对自己的耐心有很大的考验，最终，在老师的帮助卜我们终于调节出激光了，还是很启成就感的