2.Экспериментальная часть

Экспериментально-расчетная часть лабораторной работы предполагает проведение измерений интерференционным методом и методом измерений мощности излучения (энергетический метод).

2.1. Описание лабораторной установки по интерференционному методу измерений

Лабораторная установка состоит (рис. 7) из гелий-неонового лазера ЛГН-208А, плоскопараллельной пластины (2), установленной на столике с отградуированным устройством измерения угла разворота, и измерительного микроскопа (3). При измерении параметров гауссова пучка, преобразованного оптической системой, устанавливается объектив "Индустар-51" (4).

Первоначально в ходе измерений пластина устанавливается в ближнее к объективу положение с углом разворота α₁ и с помощью измерительного микроскопа находится расстояние Δx_k (α₁) между (n) и (n+k) максимумами в интерференционной картине. Рассчитываются Δx(α₁) = Δx_k(α₁)/k и величины δx(α₁), R(z₁,α₁) по формулам (16¹) и (19).

Далее пластина отодвигается от первоначального положения на расстояние Δz, а интерференционная картина возвращается в исходное положение дополнительным разворотом пластины, после которого угол разворота равен α₂. Повторяется измерение Δx_k(α₂) и вычисляется δx(α₂) и R(z₂,α₂).

Расстояние z₁₂, характеризующее изменение положение наблюдаемой интерференционной картины относительно лазера, может быть определено из треугольника A₁A₂M (рис. 7б) в виде

Параметр конфокального z_К гауссова пучка рассчитывается по формуле (19'), а затем исходя из (22) вычисляются r₀ и 2θ.

Компоненты установки имеют следующие параметры:

Лазер ЛГН-208А

Радиусы зеркал: R₁=0,5м, R₂=∞ (выходное), длина резонатора: L=0,168м, расстояние от вершины сферы радиуса R₂ до торца выходного окна b₁=35мм, длина волны λ=632,8нм, мощность излучения 3,3 МВт.

Объектив И-51

Фокусное расстояние: f'=210,46мм, S_F=-191,24мм, S'_F'=183,71мм, расстояние от переднего торца объектива до главной плоскости b₃=29,5мм.

Плоскопараллельная пластина

Толщина d=6,5мм, Показатель преломления n_λ=1,51466

Цена деления угломерного устройства 3,6угл.мин.

Цена деления измерительного микроскопа 0,05мм.

2.2. Описание лабораторной установки по энергетическому методу измерений

Лабораторная установка предназначена для измерения мощности лазерного излучения и реализует второй метод нахождения параметров лазерного излучения. Установка состоит (рис. 8) из гелий-неонового лазера ЛГН-203 (1) с излучением на длине волн 632,8 нм перемещающийся по направляющей щелевой диафрагмы (2), объектива (3), концентрирующего излучение и измерителя мощности излучения, например, типа ИМО-2. Поскольку при расчете используется относительная величина мощности излучения, то в качестве измерительного прибора может применяться приемник излучения ФД-24К (4) с установленным перед ним поляризатором (5) и микроамперметр (6). Поляризатор предназначен для частичной селекции фонового (неполяризованного) излучения и установки уровня максимального сигнала. Для преобразования лазерного излучения на выходное окно лазера может крепиться однолинзовый объектив (7).

Конструктивные параметры компонентов лабораторной установки:

Лазер ЛГН-203

Радиусы зеркал: R₁=1м, R₂=2м (выходное зеркало), длина резонатора: L=330мм, b₁=49мм, b₂=25мм.

Щелевая диафрагма

2a=0,5мм, расстояние от плоскости диафрагмы до передней кромки установочной призмы b₄=62мм.

Преобразующий объектив

Фокусное расстояние f'=83мм, расстояние от главной плоскости объектива до заднего торца оправы объектива b₃=17мм.

Схема лабораторной установки для измерения