Описание установки и методика измерений
Фотография установки для изучения свойств излучения ОКГ приведена
на рис. 2.1.
а) б) в)
Рис. 2.1.
Установка (Рис. 2.1.а) состоит из: исследуемого гелий-неонового лазера 1, источника питания ОКГ 2, измерителя средней мощности и энергии лазерного излучения ИМО-2Н 3(Рис.2.1.б), поляроида 4, предназначенного для исследования степени поляризации лазерного излучения. Поляроид вставлен в оправу, закреплен на стойке и с помощью рукоятки 5 может поворачиваться вокруг оси. Поляроид может устанавливаться на оптической скамье. Зеркала 6 служат для определения степени расходимости лазерного луча. Одно из зеркал 6(Рис.2.1.в) закреплено на стойке и устанавливается на оптической скамье, другое – 6– прикреплено к стене лаборатории. Зеркала могут поворачиваться вокруг оси. Дифракционная решетка 7 предназначена для определения длины волны излучения. Решетка съемная, крепится на стойке и может перемещаться вдоль направляющей относительно экрана 8, который может поворачиваться вокруг собственной оси. По мере надобности отдельные элементы установки крепятся на оптической скамье 9.
В работе исследуется излучение газового лазера на смеси гелия и неона. Накачка осуществляется за счет электрического тлеющего разряда. Лазер работает в непрерывном режиме. Представление о его конструкции дает рисунок 1.1. Между зеркалами резонатора помещена стеклянная газоразрядная трубка, наполненная активным газом. Оптические окна, ограничивающие трубку, ориентированы под углом Брюстера к оси прибора, тем самым выделяется преимущественное направление поляризации излучения, для которого потери сведены к минимуму. Оптический резонатор представляет пару зеркал, укрепленных в специальных оправах, снабженных юстировочными винтами (студентам производить юстировку ОКГ категорически запрещается!).
Источник питания ОКГ представляет собой высоковольтный выпрямитель (напряжение порядка нескольких киловольт). На лицевой панели источника питания размещены (Рис.2.1.а):
выключатель с надписью «сеть»;
индикаторная лампочка «сеть»;
переключатель «ток лазера».
На задней стенке источника питания расположены:
предохранитель, клемма «Земля», высоковольтный разъем.
Измеритель средней мощности и энергии лазерного излучения ИМО-2Н используется в работе для определения средней мощности лазерного излучения (рис.2.1.б).
Рис. 2.2
Прибор ИМО-2Н (рис. 2.2) состоит из блока индикации 1, головки измерительной 2. Принцип работы прибора заключается в поглощении приемным элементом мощности (энергии) лазерного излучения и преобразовании их в эквивалентное значение термо-ЭДС, величина которой фиксируется прибором 3 блока индикации. Прибор 3 проградуирован в единицах измерения мощности (Вт) и энергии (Дж). Процесс измерения прибором ИМО-2Н мощности ОКГ заключается в отсчете установившегося показания прибора 3 блока индикации при подаче на вход измерительной головки 2 излучения лазера.
Измерительная головка 2 состоит из двух одинаковых термоэлектрических секций (рабочей и компенсационной), размещенных в конических выемках массового металлического тела, расположенного внутри пассивного термостата, образованного корпусом кожуха измерительной головки. Пучок лазерного излучения попадает в рабочую секцию измерительной головки 2, вызывает нагрев приемного элемента и, соответственно, горячих спаев термобатареи. Возникающий при этом ток регистрируется блоком индикации. Блок индикации 1 содержит усилитель постоянного тока со стабилизатором напряжения, необходимый для усиления сигнала с термобатареи и измерительной головки, а также стабилизатор напряжения для калибровки измерительной головки.
На лицевой панели блока индикации размещены: показывающий прибор 3; переключатель 4, служащий для установления режима работы прибора ИМО-2Н; клавишный переключатель 5, при помощи которого выставляется необходимый предел измерений мощности (энергии); ручка 6 для установки нуля показывающего прибора 3; выключатель блока индикации 7.
В режиме калибровки измеряется термоэлектрический ток, пропорциональный мощности, выделяющейся в нагревателе термоэлектрической секции от действия тока калибровки.