2.3 Формирование излучения с узкой спектральной линии в селективном резонаторе.

Для формирования излучения с узкой спектральной линией генерации использовалась оптическая схема изображенная на рис. 11. Дифракционная решетка 2400 штрих/мм устанавливалась под углом автоколлимации θ≈17⁰27 для отражения в первом порядке. Для расширения падающего на решетку пучка до размера 10 мм и увеличения таким образом разрешающей способности перед ней размещался призменный телескоп с 5-кратным линейным увеличением по одной координате.

Сделаем оценочный расчет данной оптической схемы:

Для резонатора с призменным телескопом и дифракционной решеткой:

(2.3.1)

Где, -ширина линии пропускания резонатора

-длина волны излучения

-радиус гауссовой диафрагмы(₀=1мм)

X-увеличение телескопа

-угол падения

A-угол, при вершине призмы

Приведем табличные значения nидля нахожденияdnиd:

=308 нм;

n=1,488;

=24,610⁵нм^-1

=24,610⁵tg30= 24,610⁵0,577=1,410⁶

==0,003510⁹ = 3,510⁶

Для нахождения tgиспользуем соотношения для дифракционной решетки:

запишем уравнения для дифракционной решетки, учитывая то, что при автоколлимационной установке решетки () :

2sin= (2.3.2)

m- номер спектрального порядка.

d- период решетки

Угловая дисперсия решетки:

D_реш=(2.3.3)

Для автоколлимационной схемы:

D_реш=

2tg=D_реш(2.3.4)

Подставляя численные значения в формулу (2) найдем sin:

m=2

=30810^-9м

d=10^-3/2400 м

sin==0,739

=arcsin=47,66º

Найдем увеличение призменного телескопа X:

Увеличение одной призмы

X₁====1,491.5

Увеличения четырех призм (телескопа):

X=X₁⁴=1,5⁴5

Подставляя найденные значения в исходную формулу (2.3.1), получим:

=м;

В ходе эксперимента ширина спектральной линии генерации контролировалась с помощью воздушного интерферометра Фабри — Перо (рас­стояние между зеркалами 2 мм, коэффициент отражения зеркал 80%).

Фотография Интерференционная картина и распределение интенсивности интерференционных колец показана на рис 13. Известно, что расстояние между интерференционными кольцами составляет ∆λ = λ²/2T, где Т – база эталона. Расстояние между двумя соседними максимумами интенсивности составляет 3 мм. Измеренная ширина полосы на полувысоте интенсивности составляет 1 мм. Таким образом, расстояние в длинах волн между соседними кольцами составляет: ∆λ =λ²/2T= (3.08×10^-7)²/2×2×10^-3= 23.7 пм, а искомое значение ширины спектральной линии генерации будет соответствовать 8 пм.

Неизменность поло­жения колец на интерферограммах в течение длительного времени свидетельствовала о доста­точно высокой стабильности частоты генерации лазера. Энергия в импульсе со­ставляла —0.1 мДж, что примерно в 4 раза меньше энергии генерации в таком же резонаторе, без дисперсионных элементов. Это объясняется потерями энергии на дисперсионных элементах.

Временная форма данного лазерного импульса показана на рис 14.

Рисунок 11. Оптическая схема экспериментальной установки

1- АC излучателя; 2-диаграфмы предназначенных для сужения пространственного углового спектра излучения; 3- полупрозрачное выходное зеркало; 4-призменный телескоп; 5-Дифракционная решетка 2400 штр/мм; 6 - Al -зеркало; 7,8 - кварцевая пластина; 9-ФЭК -22СПУ; 10-спектрограф; 11-положительная линза; 12-эталон Ф-П ; 13- фотоаппарат

Рисунок 12. Фотография интерференционной картины полученной после эталона ИТ-28-30.

Рисунок 13. Распределение интенсивности интерференционных полос

Рисунок 14. Временная форма лазерного импульса