氦氖激光器光束的模式分析VIP专享

氦氖激光器光束的模式分析 在激光器的生产与应用中，我们常常需要先知道激光器的模式状况，如精密测量、全息技术等工作需要基横模输出的激光器，而激光器稳频和激光测距等不仅要基横模而且要求单纵模运行的激光器。因此，进行模式分析是激光器的一项基本又重要的性能测试。另一方面，在激光器中利用锁模技术可得到持续时间短到皮秒（ps＝10－12s）量级的强脉冲激光。极强的超短脉冲光源大大促进了像非线性光学、时间分辨激光光谱学、等离子体物理等学科的发展。氦氖激光器是常见的一种激光器，它在准直、计量、光全息处理等研究领域中有着广泛的应用，但由于普通的He-Ne激光器在功率较高时（即增益管较长时）会出现多个纵模，对于干涉、计量等一些要求单色性很强的激光研究领域不适用。本实验分析氦氖激光器的模式并进行简单锁模。 【实验目的】 1、了解扫描干涉仪原理，掌握其使用方法。 2、学习观测激光束横摸、纵摸的实验方法。 4 学习和掌握激光锁模和声光调制原理。 5 掌握锁模激光器结构特定及调试方法。 6 观察腔长变化及调制深度对输出光脉冲的影响。 【实验原理】 1共焦球面扫描干涉仪工作原理 共焦球面扫描干涉仪（简写FPS）由两个曲率半径r相等、镀有高反膜层的球面镜 M1、M2组成，两者之间的距离 L称作腔长，如图1所示。压电陶瓷内外两面加上锯齿波电压后，驱动一个反射镜作周期性运动，用以改变腔长L而实现光谱扫描。由于腔长L恰等于曲率半径r，所以两反射镜焦点重合，组成共焦系统。当一束波长为λ 的光近轴入射到干涉仪内时，在忽略球差情况下，光线走一闭合路径，即光线在腔内反射，往返两次之后又按原路行进。 图1 共焦球面扫描干涉仪结构示意图 从图 1可以看出，一束入射光将有 1、2两组透射光。若 m是光线在腔内往返的次数，则 1组经历了 4m次反射；2组经历了 4m+2次反射。设反射镜的反射率为 R，Harcher给出了 1、2两组的透射光强分别为： 222110222() [1() sin]11TRIIRR （1） 221IR I （2） 这里 I0是入射光强，T是透射率，β 是往返一次所形成的位相差，即 222/n L （3） n2是腔内介质的折射率。当k（k是任意整数），即 24n Lk  （4） 时，透射率有极大值 222max10/(1)TIITR （5） 由于腔内存在着各种各样的吸收，我们假设吸收率为 A，则有 1RTA （6） 将式（6）代入（5），在反射率 R≈1情况下，可有 max214(1)TAT...