3.2. Практическая часть
Перед проведением эксперимента студентами проводится расчет теоретических зависимостей на основе исходных данных, представленных в табл.1, по формулам (6), (7), (9) и (10). Расстояние L между зеркалами студентами задаются в интервале от L0 до Lmax так, чтобы получилось не менее 8-ми точек отсчета (включая L0 и Lmax). Причем следует учитывать, что экспериментальные графики будут увеличивать свою крутизну по мере приближения к точке Lmax, и в связи с этим шаг отсчетов (∆L) при расчете теоретических кривых следует выбрать переменным от максимального значения ∆L вблизи L0 до минимального значения при Lmax.
Результаты расчета заносятся в верхнюю
часть табл.2, и на их основе строятся
графики
,
,
и
.
После построения графиков следует провести их анализ с целью объяснить причины роста или спада указанных параметров лазерного пучка по мере увеличения расстояния L между зеркалами резонатора.
Таблица 1 (исходные данные для расчета)
Параметр |
Обозначение |
Единица измерения |
Величина |
Внутренний диаметр кюветы газоразрядной трубки |
|
мм |
3,5 |
Длина активной среды |
l0 |
мм |
350 |
Радиус "глухого" зеркала (сферического) |
R |
мм |
700 |
Радиус выходного зеркала (плоского) |
Rвых |
мм |
∞ |
Пропускание "глухого" зеркала |
τсф. |
отн. ед. |
0,005 |
Пропускание выходного зеркала |
τпл. |
отн. ед. |
0,02 |
Суммарные потери |
|
отн. ед. |
0,015 |
Ненасыщенный удельный коэффициент усиления |
|
|
(20…30)/d |
Начальное расстояние между зеркалами |
L0 |
мм |
500 |
Предельно достижимое расстояние между зеркалами |
Lmax |
мм |
695 |
/d
4. Методические указания по выполнению лабораторной работы
1. Ознакомиться с описанием лабораторной работы, инструкцией по технике безопасности и макетом лабораторной установки.
2. Подготовить индивидуальный отчет по
выполнению лабораторной работы, приведя
в нем схему лабораторной установки,
основные расчетные формулы, таблицы
исходных и расчетно-экспериментальных
данных и графики теоретических
зависимостей параметров лазерного
излучения
,
,
и
от геометрии резонатора, определяемой
изменением расстояния
между зеркалами резонатора.
3. Провести экспериментальное исследование на макете: при различных расстояниях между зеркалами L следует измерить величины выходной мощности (снимая показания микровольтметра) при генерации на многих поперечных типах (диафрагма открыта полностью) и на основной моде (селекция поперечных типов колебаний достигается путем прикрытия диафрагма), а также допуски на разъюстировку в обоих этих случаях и расходимость излучения.
ТАБЛИЦА 2
Параметр |
Обозначение |
Единица измерения |
№№ отсчета |
||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
||||
Расчетные |
Расстояние между зеркалами |
L |
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
Размер пятна на вогнутом зеркале |
|
мм2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расходимость излучения основной моды |
|
рад. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расходимость многомодового излучения |
|
рад. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Допуск на разъюстировку основной моды |
|
угл. мин. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Экспериментальные |
Расстояние между зеркалами |
L |
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
Выходная мощность при генерации основной моды |
|
отн. ед. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выходная мощность при многомодовой генерации |
|
отн. ед. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расходимость излучения основной моды |
|
рад. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расходимость многомодового излучения |
|
рад. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Допуск на разъюстировку при одномодовой генерации |
|
угл. мин. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Допуск на разъюстировку при многомодовой генерации |
|
угл. мин. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С целью исключения влияния подложки вогнутого зеркала измерение расходимости следует проводить со стороны плоского зеркала!
4. Построить экспериментальные зависимости измеренных параметров в функции величины L и сравнить их с аналогичными теоретическими зависимостями для основной моды. При этом учитывать возрастание дифракционных потерь основной моды по мере приближения к концентричной длине резонатора.
5. Проанализировать и объяснить сходство и различия в поведении графиков расчетных и экспериментальных зависимостей.
6. Ответить на контрольные вопросы.