2. Описание установки

Рис. 5. Схема лабораторной установки

Лабораторная установка (рис.5) состоит из маломощного непрерывного лазера ((1) – излучатель, (2) – источник питания лазера), электрооптического модулятора МЛ-5 (3) на основе кристалла LiNbO₃, источника питания модулятора (4), анализатора (5), фотоприемника (6) с цифровым индикатором и блоком питания (7). Все оптические элементы размещены на оптической скамье (8). Показания цифрового индикатора фотоприемника (фототок) пропорциональны интенсивности света, падающего на фотоприемник. Излучение лазера линейно поляризовано. Поляризатор лазера (1), модулятор (3) и анализатор (5) образуют так называемую ячейку Поккельса, позволяющую осуществлять амплитудную модуляцию прошедшего через нее света с помощью прикладываемого к модулятору напряжения от источника питания (4).

ВНИМАНИЕ ! В работе используется высокое напряжение (до 600 В). Электрооптический модулятор электрически уже соединен со своим источником питания. Студентам самостоятельно подключать или отключать разъемы модулятора и источника питания ЗАПРЕЩАЕТСЯ.

3. Порядок выполнения работы

3.1. Включить источник питания лазера и блок питания фотоприемника.

3.2. Съюстировать при необходимости все оптические элементы по лучу лазера так, чтобы луч проходил через центр всех элементов нормально к рабочим поверхностям этих элементов. Это можно проконтролировать по отражению: отраженный луч должен попадать в выходное отверстие лазера.

3.3. Перекрыв лазерное излучение возле самого лазера, измерить темновой ток. В дальнейшем из показаний фотоприемника необходимо вычитать это значение.

3.4. Вращая оправу анализатора, определить такое положение, когда плоскость пропускания анализатора будет перпендикулярна плоскости поляризации падающего на анализатор лазерного излучения (по минимуму показаний фотоприемника).

3.5. Установить регулятор напряжения на источнике питания модулятора в крайнее левое положение. Включить источник питания модулятора.

3.6. Изменяя выходное напряжение U источника питания модулятора, снять зависимость показаний фотоприемника I от напряжения U через 20 В до 500 В (в области экстремумов зависимости – через 10 В). Измерения повторить не менее пяти раз.

3.7. Перевести регулятор напряжения на источнике питания модулятора в крайнее левое положение. Выключить все приборы.

3.8. Построить экспериментальную зависимость (гдеI ^/ = (I – I_min), I₀ ^/ = (I₀ – I_min), I₀ – показания фотоприемника в максимуме пропускания ячейки Поккельса, I_min – показания фотоприемника в минимуме) с учетом статистической обработки результатов с доверительной вероятностью 90%.

3.9. Используя определение полуволнового напряжения U_l/2, определить его значение из полученного графика.

3.10. По формуле: (19)

где n₀ =2,2884 – обыкновенный показатель преломления кристалла; n_е =2,2019 – необыкновенный показатель преломления кристалла; l – длина волны излучения лазера; r₃₃=32,2×10^-12 м/В; r₁₃=10×10^-12 м/В – электрооптические коэффици­енты; d = 3 мм – толщина кристалла (расстояние между обкладками вдоль приложенного внешнего поля); l = 40 мм – длина кристалла вдоль направления луча, найти расчетное значение полуволнового напряжения для данного модулятора.

3.11. Используя полученное из эксперимента значение полуволнового напряжения, построить зависимость пропускания ячейки Поккельса от приложенного напряжения U по формуле:

(20)

в одной координатной плоскости с экспериментальным графиком п. 3.8.

3.12. Сравнить полученные расчетные результаты с экспериментальными.