氦氖激光器调节

本科学生综合性实验报告学号：姓名：学院：专业、班级：实验课程名称：激光原理课程实验教师：周海春开课学期：2015至2016学年第一学期填报时间：2015年6月15日云南师范大学教务处编印氦氖激光器调节一、实验目的：1、掌握氦氖激光器出光原理2、掌握氦氖激光器谐振腔的调节方法二、实验仪器：氦氖激光器，调节板，谐振腔反射镜，半内腔氦氖激光器，台灯〔或其它光源，请用户自备〕三、实验原理：在激光器内充有一定比例的氦气和氖气。封上以后，谐振腔A被严格的固定在激光管管子上，谐振腔B在管子外部，可以延光轴前后移动。当在激光器正、负极加直流高压时〔一般3KV以上〕，氖离子发生粒子数反转。当氖离子从高能级降到低能级时，将放出一束光。这两个谐振腔的反射镜一个反射率接近100％，即完全反射。另一个反射率约为98％。这束光被两个谐振腔进行屡次反射后，经镀有反射率约为98%膜的一端射出，即为激光。四、操作步骤〔一〕十字光靶法〔自准直法〕1、将半内腔氦氖激光器、谐振腔反射镜和调节板放到导轨上，如图3所示。〔图3〕2、将半内腔氦氖激光器与激光器电源接好〔注意：红色与红色相接，黑色与黑色相接，切勿接反〕，翻开电源，激光管发出橙红色的光。3、将调节板有十字叉丝面对准激光器，并用光源〔如用台灯〕照亮十字线，在十字叉丝中间有一小孔，眼睛通过小孔，看到激光管的毛细管另一端，调节激光器调整架六个旋钮，被谐振腔A反射到眼睛中的一个“小白点”〔即眼睛、小孔、毛细管在一条直线上〕，如图4所示。4、观察被谐振腔B反射回的调节板的十字叉丝像的位置，此时的十字叉丝像可能在图5的某一位置，调节谐振腔B架后的两个螺丝，使十字叉丝完全落在小孔的正中间，见图6。这说明谐振腔反射镜与激光管管内的毛细管完全垂直，此时，应马上有激光射出。假设谐振腔与毛细管光轴调节的范围大于λ/4就不出激光，还需继续调节谐振腔的两个螺丝，直到谐振腔与毛细管光轴调节范围小于λ/4，激光才能出来。注意：在调节叉丝位置的时候，不能用眼睛一直观察，以免激光突然出射打伤眼睛。一定要先观察叉丝的位置，然后把眼睛离开小孔，在根据偏移方向进行调节。重复以上步骤，直至出光为止。〔二〕激光准直法1、将各元件按照图7顺序摆放到导轨上。〔图7〕2、取下半内腔氦氖激光器与谐振腔反射镜。将氦氖激光器点亮，利用调节板的小孔调整氦氖激光器出光方向，直至激光器出光方向与导轨平行。3、将半内腔氦氖激光器按照图7所示放到导轨上〔此时不放谐振腔反射镜〕，仔细调节调整架的6个手钮，直至激光光束穿过半内腔氦氖激光器毛细管，并且后反射镜反射回的激光光点打到小孔中心位置。4、翻开半内腔氦氖激光器电源，放入谐振腔反射镜，将谐振腔反射镜反射激光光点打到调节板小孔中心位置，这时应该有激光发出。如果没有激光出射，可以微调谐振腔反射镜上两个手钮，直至出光为止。〔3〕跟踪法：此方法适用于垂直度失调，但失调度不大，有激光输出的情况。激光器虽然有激光输出，但功率并不高，再分别调节反射镜时，功率也不升高，达不到原功率指标。这是因为两个反射镜的平行度虽然已调好，但垂直度仍有很小的失调，此时虽有激光输出，但功率低，如图7。图〔8〕在调节反射镜时，无论调到哪一端，都会使功率下降。因为只要调节，首先破坏了两反射镜的平行度，那么功率就会下降，仅调一端反射镜解决不了反射镜与毛细管轴的垂直度问题。在此状态下，观察输出光斑图样，其图样不呈圆形，又不均匀，也不对称。在上述情况，激光器的垂直度失调不大时，很难判断其失调的方位。由于有激光输出，可以用功率计监视调节。首先调节激光器尾端的一个旋钮，顺时针方向旋转一个小角度，有意破坏其平行度，同时观察激光功率，使输出功率下降到原来调时功率值的1/4。然后再调节激光器前端所对应的那个旋钮，如果后端调节的是反射镜绕X轴转动的那个旋钮，那么前端也应调节反射镜绕X轴转动的那个旋钮。实际是用前端镜片跟踪后端的镜片，来恢复两镜片的平行度。此时观察输出的功率值，如功率比原功率低，说明垂直度更差了，应改为逆时针旋动后端旋钮，前端再跟踪调节。如功率呈上升趋势，那么继续跟踪调节，直至垂直度最正确，而平行度不被破坏，使功率到达最大值。用同样的方法调节另外的那对旋钮，使功率上升到最高值。要获得最正确的垂直度，需要用该方法对两组旋钮反复进行调整，最后到达激光功率最大。此时光斑图样也到达最正确，光强呈高斯型分布。四、实验内容1.开启激光器电源，使毛细管中的气体点燃，如谐振腔是正