51氦氖激光器的模式分析实验报告

1 氦氖激光器的模式分析 近代物理实验报告 指导教师： 得分： 实验时间： 2009 年 03 月 17 日， 第 三 周， 周 三 ， 第 5-8 节 实验者： 班级 材料0705 学号 200767025 姓名 童凌炜 同组者： 班级 材料0705 学号 200767007 姓名 车宏龙 实验地点： 综合楼 501 实验条件： 室内温度 ℃， 相对湿度 %， 室内气压 实验题目： 氦氖激光器的模式分析 实验仪器：（注明规格和型号） 扫描干涉仪；高速光电接收器；锯齿波发生器；示波器； 半外腔氦氖激光器及电源；准直用氦氖激光器及电源；准直小孔。 实验目的： （1） 了解扫描干涉仪原理，掌握其使用方法； （2） 学习观测激光束横模、纵模的实验方法。 实验原理简述： 1. 激光器模式的形成 激光器由增益介质、谐振腔、激励能源三个基本部分组成。如果用某种激励的方式，使介质的某一对能级间形成的粒子数反转分布，由于自发辐射的作用，将有一定频率的光波产 生，并 在 谐振腔内传 播 ，被增益介质增强 、放 大 。形成持 续 振荡 的条件是 ：光在 谐振腔内往 返 一周的光程 差 为 波长 的整 数倍 ，即 qquL2 满 足 此 条件的光将获 得极 大 的增强 。 每 一个q 对应 纵向 一种稳 定的电磁 场 分布λq，叫 一个纵模，q 称 为 纵模序 数。纵模的频率为 uLcqq2 相邻 两 个纵模的频率间隔 为 uLcq21  因 此 可 以 得知 ， 缩 短 腔长 的方法是 获 得单 纵模运 行 激光器的办 法之 一。 2 氦氖激光器的模式分析 当光经过放电毛细管时，每反馈一次就相当于一次衍射，多次反复衍射，就在横向的同一波腹处形成一个或多个稳定的衍射光斑。每一个衍射光斑对应一种稳定的横向电磁场分布，称为一个横模。模式指激光器内能够发生稳定光振荡的形式，每一个膜，既是纵模，又是横模，纵模描述了激光器输出分立频率的个数，横模描述了垂直于激光传播方向的平面内光场的分布情况。激光的线宽和相干长度由纵模决定，光束的发散角、光斑的直径和能量的横向分布由横模决定。，一个膜由三个量子数表示，通常记作 TEMmnq。 横模序数越大，频率越高。不同横模间的频率差为： 2/121,)1)(1(arccos)(12''RLRLnmuLcnmmn 相邻横模频率间隔为： 2/12111)1)(1(...