 |
Исследование спектральных характеристик газовых лазеров.
|
|
|
|
1-лазер;
2-поляризационный изолятор, состоящий из поляризатора и четвертьволновой пластинки, предназначенной для того, чтобы излучение не попадало обратно в лазерный резонатор;
3-телескопическая система;
4-узкополосный светофильтр;
5-интерферометр Фабри-Перо;
6-привод сканирования зеркал;
7-длинно-фокусный объектив;
8-диафрагма;
9-фотоприемник;
10-осциллограф.
В основе сканирующего интерферометра лежит многолучевой ИФП, который допускает быстрое с частотой порядка 60 Гц изменение базы путем перемещения одного из зеркал. Причем изменение расстояния м/у зеркалами осуществляется в пределах нескольких интерференционных порядков на длине волны исследования излучения. Чтобы плавно изменить базу интерферометра используют привод. Приводом служит пьезокерамическая подложка, которая изменяется под действием приложенного напряжения.
При сканировании длины интерферометра его резонансные частоты будут смещаться.
D=2dncosq, d=(2p/l)D, n=c/l
В некоторый момент времени одна из собственных частот интерферометра совпадает с частотой моды генерации лазера, и интерферометр пропускает это излучение. Это излучение поступает на фотоприемник, подключенный к осциллографу, развертка которого согласуется по фазе и синхронизируется с частотой сканирования. Т.о. производится временная развертка типов колебаний лазера.
Для получения максимального выходного сигнала и сохранения амплитудных соотношений в исследуемом спектре применяется согласование типов колебаний лазеров и интерферометра. В спектрометре с плоскопараллельным интерферометром функцию согласования выполняет телескопическая система.
Изменение частотных интервалов в спектре лазера производится относительным методом путем сравнения этих интервалов с областью дисперсии интерферометра.
|
|
|
Расстояние м/у соседними пиками равно базе интерферометра: с/2d (Гц)®В(мм). С другой стороны Dn ®А(мм). Dn=сА/2dВ.
А-расстояние по шкале осциллографа м/у сигналами, соответствующими исследуемым типам колебаний; В-расстояние по шкале осциллографа м/у соседними порядками интерферометра; с/2d-область дисперсии интерферометра.
Основная погрешность при измерении частотных интервалов в лазерном спектре вносит нелинейность характеристики привода сканирования, т.е. нелинейная зависимость изменения базы интерферометра в зависимости от приложенного напряжения.
3.Измерение характеристик когерентности лазерного излучения. Описание когерентности лазерного излучения. Степень когерентности, радиус, время и длина когерентности.
Для описания когерентности используется теория случайных функций, в кот. рассматривается суперпозиция полей отдельных элементарных излучателей.
- функция взаимной когерентности, 
- положения первого и второго излучателя. 
- временная задержка между колебаниями.
, 
- комплексный аналитический сигнал в точке 
для фиксированных точек : 
, 
- характеризует пространственное положение полос, возникающих в результате интерференции двух волн от точек и связан с видностью интеф. картины.
Если 
, то интерф-х полос не возникает, и колебания в взаимно некогерентны. Если 
, то видность интерф.картины макс, колебания полностью когерентны. Сущ. большой класс оптических полей, для кот. комплексную степень когер-ти можно представить в виде независящ. др. от др. пространственных и временных фун-ий: 
, где 
- пространст-ая когер-ть, 
- временная когер-ть. Степень простран-ой когер-ти характер-т согласование колебательных процессов в двух различ.точках простран-ва в один и тот же момент вр. Временная ког-ть - согласование колеб-х процессов в одной точке, но в разное время. Радиус ког-ти – максим.расстояние меж. , при котором комплексная степень ког-ти ≥ 0,88. Радиус зависит от расходимости излучения и мож.быть оценен как 
, где 
- угол расходимости. Основ.харак-ка временной ког-ти – время ког-ти – максим.временная задержка между интерф-ми пучками, при которой сущ. устойчивая интерференц. картина 
, 
- длина ког-ти.
|
|
|
Измерение степени пространственной когерентности ЛИ.
Пространственную когерентность исследуют с помощью интерферометра Юнга
Измерение видности интерференционной картины при различных расстояниях между отверстиями Р1 и Р2. 
. 1 ШАГ
1.Для измерения I2 перекрывают отверстие Р1, фотоприемник помещают напротив P2 измеряют на экране интенс-сть только прошедшего излучения I2(Р2).
2.Перекрывают Р2=>I1(P1)
3.Перемещая фотоприемное устройство вдоль оси Х экрана, измеряют зависимость интенсивности от х.
4.Берут две соседние Imin(q1) и I max(q1). Затем выбирают q2
Возле следующей полосы Imin(q2) Imax(q2) определяют функцию фидности V(q2) и т.д.
5.Считают 
6.Считают 
(комплексная степень когерентности).
7.
2 ШАГ: меняют расстояние и повторяют пп. 1-7.
Там, где γ≥0,88
|
|
|
