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1、嘉应学院激光原理实验讲义编写人：杨晓冬1一.激光技术调节基本技能训练一.实验目的：1.初步掌握准直光束调节方法2.初步掌握反射面镜调节方法3.初步掌握凸透镜的调节方法二.实验装置和调节方法1.准直光源调节:在光学平台上装调激光之前,通常需要建立与光学平台平行、且空间方位固定的准直光束，以便于对光学元件的空间方位进行调整。产生准直光束的光源通常是氦氖激光器产生的632.8nm光束，也可以采用655nm的半导体激光器，要求必须是可见光束。在调节过程中，准直光源必须牢稳固定，如果在调解过程中光源移动，则准直光束必须重新建立，实验也必须重新开始。在光学平台
2、上建立准直光束通常需要不少于两块空间方位可调节的反射镜、一个标示高度的标高尺，标高尺制作如图1所示：ａ）将一片高度约为15cm的钢板尺固定在一块规则平整的矩形金属块上，钢板尺本身的刻度就可以作为表明光束高度的标示，由于钢板尺刻度较多，因此可以标注的范围较大，但精度不一定很高；b）用金属板表面小孔作为标示光束高度的标示，该标高尺通常用于准直光束高度固定的情况下准直光束建立。标高尺正面做一条垂直标示线(如图中红线所示).准直光束调节方法如图2所示：要建立一条与光学平台水平,沿AB方向准直光束,首先根据要确定光束的方位确定两块反射镜的位置,要求光束最后照
3、到的反射镜2的中心大致位于所要建立的直线上,打开激光光源,使光束照在反射镜1的中心位置,调节反射镜1的位置和俯仰角使光束大致照在反射镜1的中心,同时保证反射镜2大致沿着AB直线方向.在AB直线的正下方选取M、N两点(N点远离反射镜2),用笔作标记,将标高尺标示线下端正对N点放置,调节反射镜2,使光束入射到标示线,高度达到所要求的准直光束高度,然后再将标高尺标示线下端正对M点,调节腔镜1,使光束达到所要求的标示高度,反复进行上述步骤,最终就可以使光束沿着所要求的AB方向.为了更清楚说明这一点举例如下:准直光束离光学平台高度50mm,在2AB直线的正下
4、方选取M、N两点(N点远离反射镜2)后，将标高尺首先放置于Ｎ点，调节反射镜１的俯仰角，使激光束照射在50mm刻度处的标示线上，再将标高尺移到Ｍ点，调节反射镜１，使光束照射在50mm刻度处的标示线上；反复进行此过程，激光束将逐渐逼近ＡＢ直线，最终就可以与ＡＢ直线重合．为方便记忆调节方法，我们作如下规定，并记如下口诀：将Ｎ点在光束的远端，将其称为远点，而Ｍ点称为近点；反射镜１被称为远镜，反射镜２被称为近镜，调节口诀为：远点（Ｎ点）调近镜（反射镜２），近点（Ｍ点）调远镜（反射镜１）．2．利用准直光束对腔镜进行调节．2.1反射面镜调节-通常作为激光腔镜1.
5、平面腔镜的调节:平面腔镜调节较为简单，可通过调节固定平面镜俯仰角使光束原路返回。具体调节如图3(a)所示,将小孔光阑放置于入射光路中,使入射光束通过小孔。将平面腔镜放置于所要固定的位置，调节固定反射镜的镜架俯仰角旋钮，使入射到平面镜光束返回小孔光阑即可。(a)(b)(c)3图3腔镜的调节：（a）平面镜的调节；（b）凹面镜的调节;(c)凸面镜的调节2.凹面镜调节:凹面镜（通常为平凹镜）的调节如图3（b）所示，调节固定凹面镜的镜架，使凹面反射光束返回。对于凹面镜的调节要注意以下两个问题：1）由于凹面反射光束会先汇聚，再发散，因此当凹面曲率半径较小时，光
6、束发散较为严重，为了能够清晰分辨反射光斑，光阑距离腔镜的距离不能太远；2）由于平凹镜有两个反射面，反射光斑有两个，必须要注意区分反射光斑哪一个是凹面反射，哪一个是平面反射。请根据几何光学的原理思考怎样判定反射光斑哪一个是平面，哪一个是凹面。另外还必须注意，当平凹镜作为输出镜时，调节时应尽量使平面的反射光斑也靠近或返回小孔光阑，以减小输出镜对于输出光束的影响（由于存在偏心差，入射光束并不一定入射到平凹镜几何中心）。3.凸面镜的调节凸面镜（假设为平凸镜）的调节如图3（C）所示，同样调节固定凸面镜的镜架，使凸面反射光束返回。对于凸面镜的调节要注意以下两个
7、问题：1）由于凸面反射光束会发散，因此当凸面曲率半径较小时，光束发散较为严重，为了能够清晰分辨反射光斑，光阑距离腔镜的距离不能太远；2）必须要注意区分反射光斑哪一个是凸面反射，哪一个是平面反射。思考怎样判定反射光斑哪一个是平面，哪一个是凸面。另外还必须注意，当平凸面镜作为输出镜时，调节时应尽量使平面的反射光斑也靠近或返回小孔光阑，以减小输出镜对于输出光束的影响（由于存在偏心差，入射光束并不一定入射到平凸镜几何中心）。2.2薄透镜的调节薄透镜的调节较为麻烦,这里简要介绍凸透镜和凹透镜的调节。透镜调节必须保证光束透过光心，且和光轴重合。1.薄凸透镜的调
8、节薄凸透镜调节装置如图所示，包括待调节透镜和光屏，由于光线经过透镜后，光束会先汇聚再发散，当光屏较远或透镜焦距较小时，光束
