实 验 二 He-Ne 激 光 器 的 模 式 分 析 一、实验目的 1. 用 共 焦 球 面 扫 描 干 涉 仪 测 量 He-Ne 激 光 器 的 相 邻 纵 模 间 隔 ，判 别 高 阶 横 模 的 阶 次 。 2. 了 解 激 光 的 频 谱 结 构 ，掌 握 扫 描 干 涉 仪 的 使 用 方 法 及 测 定 其 性 能 指 标 的 实 验 技 能 。 3. 观 察 激 光 器 的 频 率 漂 移 及 跳 模 现 象 ， 了 解 其 影 响 因 素 ； 观 察 激 光 器 的 输 出 横 向 光场 分 布 花 样 ， 体 会 谐 振 腔 的 调 整 对 它 的 影 响 。 二 实 验 设 备 He-Ne 激 光 器 、 激 光 电 源 、 小 孔 光 阑 、 共 焦 球 面 扫 描 干 涉 仪 、 锯 齿 波 发 生 器 、 放大 器 、 示 波 器 等 三、实验原理 1． 激 光 的 频 率 特 性 激 光 器 的 光 学 谐 振 腔 内 可 存 在 一 系 列 具 有 分 立 谐 振 频 率 的 本 征 模 式 ， 但 其 中 频 率位 于 工 作 物 质 增 益 带 宽 范围内 ， 并满足阈值条件的 本 征 模 才会 振 荡形成激 光 。 通常把激 光 光 波 场 的 空间 分 布 ， 分 解 为沿传播方 向 （腔 轴方 向 ）的 分 布 E(z)和垂直于 传播方 向 在 横 截面 内 的 分 布E(x,y)， 即谐 振 腔 模 式 可 分 为纵 模 和横 模 ， 用 符号TEMmn标 志不同模 式 的 模 式 分 布 。 对 激 光 束的 模 式 进行频 率 分 析 ， 可 以分 辨出 它 的 精细结 构 。 由无源 腔 理论可 知：共 轴稳定 球 面 谐 振 腔 TEMmn模 的 频 率 为 2111arccos)1(12RLRLnmqnLCvmnq （2.1） 式 中 m、 n 为横 模 阶 次 ， q 为纵 模 阶 次 ， L 为腔 长， R1R2是腔 面 两反射镜的 曲率 半径， n是工 作 物 质 的 折射率 。 当m=n=0 时为基横 模 ， 而m 或n≠0 时叫做高 阶 横 模 。 对 于 不同的 横 模 （m、 n 不同）有 不同的 横 向 光 强分 布 ， 所以观 察 光 斑图案或测 量 光 强分 布 也能 分 析 横 模 结 构 。 但 对于 含有 高...
