实验二氦氖激光器的模式分析

实验二氦氖激光器的模式分析简述：相对于一般光源，激光还具有单色性好的特点，即具有非常窄的谱线宽度。这样窄的谱线并不是从能级受激辐射就自然形成的，而是受激辐射后有经过谐振腔等多种机制的作用和互相干涉，最后形成的一个或多个离散、稳定而又精细的谱线，这些谱线就是激光器的模。实验目的1.了解激光器模形成的特点，加深对其物理概念的理解；2.通过测试分析，掌握模式分析的基本方法；3.对于共焦球面扫描干涉仪，了解其原理、性能、学会正确使用。实验原理激光器模的形成激光之所以能够保证良好的单色性，除了其发光原理之外，更重要的是谐振腔的选频功能。发光介质的光谱宽度就其形成原理上来讲由自然增宽、碰撞增宽和多普勒增宽叠加而成。对于低气压小功率激光器其增宽以多普勒增宽为主，增宽线型呈高斯函数。而谐振腔的选频放大功能则表现为只有满足谐振要求的光才能实现持续震荡：2qL qµλ=q 通常是很大的整数。则可知纵模频率以及频率间隔分别为：2qcvqLµ=122qccvLLµ∆ =∆=≈即腔长越长，选出的纵模个数越多，反之亦然。缩短腔长是得到单纵模运行激 光 的 有 效 方 法 之 一 。谐 振 腔 对 光 进 行 多 次 反 馈 ， 在 纵 向 形 成 不 同 的 场 分 布 的 同 时 ， 也 在 横 向 的 同一 波 腹 处 形 成 一 个 或 多 个 稳 定 的 衍 射 光 斑 ， 每 种 光 斑 对 应 一 种 横 向 电 磁 场 分 布 ，称 为 一 个 横 模 。横 模 间 距 为 ：1/2121 ()arccos[(1)(1 )]2mncLLvmnLRRµπ∆ +∆⎧⎫∆=∆ +∆−−⎨⎬⎩⎭图 1.横 纵 模 示 意 图共 焦 球 面 扫 描 干 涉 仪（ 具 体 结 构 说 明 及 结 构 示 意 图 见 实 验 书 ）共 焦 球 面 干 涉 仪 用 压 电 陶 瓷 作 为 扫 描 元 件 或 用 气 压 进 行 扫 描 。共 焦 球 面 扫 描 干 涉 仪 是 一 个 无 源 腔 ， 由 两 块 球 形 凹 面 反 射 镜 构 成 ， 两 块 镜 的曲 率 半 径 和 腔 长 相 等 （ 即 R1=R2=l， 构 成 共 焦 腔 ）。 其 中 一 块 反 射 镜 固 定 不 动 ，另 一 块 反 射 镜 固 定 在 可 随 外 电 压 变 化 而 变 化 的 压 电 陶 瓷 环 上 。如右图 所示 ， 由 低膨胀系数材料制成 的 间 隔圈， 用 以保...