3.5. Выполнение работы

3.5.1. Измерение расходимости лазерного пучка

Угловая расходимость лазерного пучка – это угол  между его крайними лучами (рис. 3.3). Так как этот угол мал, то непосредственно его измерять трудно. Поэтому сначала пучок пропускают через короткофокусную линзу, уширяют и тогда измеряют расходимость ₁ преобразованного пучка. Чтобы определить угол расходимости  исходного пучка, нужно рассчитать его по формуле [1]:

.

Для выполнения этого задания установите на скамью линзу (F = 5 см) таким образом, чтобы выходное зеркало лазера М₁ находилось в ее левом фокусе. С помощью линейки и рулетки измерьте с точностью до 1 мм диаметры D₁ и D₂ лазерного пучка на экране при разных его положениях на скамье и расстояние . Угол расходимости ₁ преобразованного пучка (в радианах) вычислите по формуле:

,

а затем определите расходимость  исходного пучка.

3.5.2. Измерение распределения интенсивности

по сечению пучка

Не убирая линзу, вместо экрана поставьте фотодиод так, чтобы его входное отверстие совпало с центром светового пятна. Включите мультиметр и установите диапазон 2 В. Перемещая фотодиод с помощью микрометрического винта от одного края пятна до другого, измерьте распределение интенсивности по сечению лазерного пучка. Чтобы получить значение интенсивности в Вт/м², показания мультиметра в вольтах (В) умножьте на коэффициент 730 Вт/(м²·В) и занесите в табл. 3.1. Постройте графическую зависимость интенсивности от расстояния до оси пучка.

Таблица 3.1

Распределение интенсивности в поперечном сечении

лазерного пучка

r, мм
I, Вт/м2

3.5.3. Изучение зависимости интенсивности лазерного излучения от силы разрядного тока

В центр пучка поставьте фотодиод. Изменяя силу разрядного тока с помощью ручки «ТОК ЛАЗЕРА» на блоке питания, измерьте интенсивность излучения при различных значениях силы разрядного тока и постройте график этой зависимости. Определите значение силы тока, соответствующее максимальной интенсивности излучения.

Таблица 3.2

Интенсивность излучения лазера при разных значениях

силы тока в разрядной трубке

i, мА	3	3,5	4	4,5	5	5,5	6	6,5	7	7,5	8	8,5
I, Вт/м2

В отчет по лабораторной работе требуется представить:

1) оптическую схему хода лазерного пучка после линзы и значения угла расходимости  лазерного пучка;

2) расчет распределения интенсивности по диаметру пучка;

3) график зависимости интенсивности излучения от силы разрядного тока; значение оптимального тока и максимальной интенсивности излучения;

4) вывод о том, почему расходимость лазерного пучка мала, почему в полученных графиках наблюдаются максимумы интенсивности.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4