3. Спектр излучения Ne - He лазера

Ne - He - лазер может генерировать одновременно на нескольких видах колебании (модах резонатора), отличающихся друг от друга по частоте и амплитуде (рис. 17). Шири­на доплеровской кривой атомного излучения неона (λ = 632,8 нм, ν = 4,74110¹⁴ Гц) со­ставляет ~ 1500 МГц. Так как основные виды колебаний (продольные моды) отличают­ся друг от друга на C/2L, то при длине резонатора, например, > 0,5 м, лазер будет гене­рировать на 1-5 (в зависимости от потерь) модах, отличающихся по частоте на ~ 300 МГц.

В резонаторе могут существовать наряду с продольными и поперечные моды. Для каждой продольной моды в объеме резонатора могут усиливаться (резонировать) волны, распространяющиеся под некоторыми (очень малыми углами) к оси резонатора. Число поперечных мод, обозначаемое обычно буквами m и n (для двух взаимно перпендику­лярных плоскостей), определяется конфигурацией резонатора, расстоянием между зерка­лами, радиусом кривизны зеркал и, главным образом, диаметром активной среды (газо­разрядной трубки).

Частотное расстояние между соседними поперечными модами гораздо меньше чем между продольными. Легко «подавить» поперечные моды с помощью диафрагмы. помещаемой внутри резонатора. При этом мощность продольных мод увеличивается за счет увеличения числа активных частиц (освобождавшихся от формирования попереч­ных видов колебаний).

Виды колебаний резонатора обозначают TEM_mnq (Transverse Electro Magnetic), чтобы показать, что векторы электрического и магнитного поля в большинстве случаев перпендикулярны оси резонатора. Числа m, n, q указывают на число полуволн, уклады­вающихся вдоль ширины, высоты и длины резонатора.

Резонатор и его характеристики определяют спектральный состав излучения. Ис­пользуя селекцию продольных и поперечных мод можно получить одночастотный ре­жим работы лазера, обеспечивающий его высокую временную и пространственную ко­герентность. Для одночастотного Ne - He лазера при наличии высокой добротности резонатора (ν_рез ≤ 1 МГц) можно получить ширину линии генерации менее 100 кГц, что со­ответствует длине когерентности > 3 км.

В

Внимание! В блоке питания Ne - He лазера, используется высокое напряжение до 10 кВ! Перед включением проверьте наличие заземления и внеш­нюю исправность лазера! Работать с незаземленным лазером категори­чески запрещается!

Внимание! Лазерный луч Ne - He излучателя обладает высокой монохроматичностью, острой направленностью и очень высокой спектральной плотностью энергии. Запрещается направлять прямой лазерный луч на открытие участки кожи и, особенно, в глаза!

ЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

1. Определение длины волны излучения Ne - He лазера

1.1. Включите лазер. Будьте внимательны и осторожны при работе с лазером!

1.2. Направьте лазерный луч на дифракционную решетку с известным периодом. Полу­чите дифракционную картину на экране.

1.3. С помощью миллиметровой шкалы и линейки проведите измерения тангенсов углов дифракции.

1.4. Рассчитайте длину волны излучения и сравните полученное значение с табличным.