Завдання

1. За рекомендованою літературою вивчити теорію, ознайомитися з інструкцією і установкою для виконання роботи, підготувати відповіді на контрольні запитання.

2. Переконавшись у відлагодженості приладу і отримавши дозвіл викладача (лаборанта), ввімкнути лазер ЛГ-32 і виміряти фотострум І₀ та І₁ ; за отриманими результатами визначити коефіцієнт поглинання середовища.

3. Ввімкнути живлення активного елемента і, змінюючи розрядний струм в ньому через кожні 2 мА, починаючи з 10 мА, виміряти декілька значень фотоструму І₂. За формулою (8) визначити коефіцієнт підсилення середовища для кожного значення струму газового розряду.

4. За отриманими результатами побудувати графік залежності коефіцієнта підсилення Не-Ne середовища від потужності накачки, тобто від розрядного струму в активному елементі.

5. За графіком і отриманими результатами вимірювань зробити відповідні висновки, оформити і здати звіт.

Контрольні запитання

1. Які фізичні явища обумовлюють поглинання речовиною електромагнітного випромінювання, що проходить через будь-яке середовище?

2. Коли можливе підсилення світла при проходженні його через деяке прозоре середовище? Як називається таке середовище?

3. Чому суміш гелію і неону є хорошим активним середовищем для газового лазера?

4. Яку роль відіграє блок живлення активного елемента?

5. Від чого залежать оптичні властивості інверсного середовища?

Лабораторна робота №2. Дослідження розподілу енергії в лазерному випромінюванні і визначення кута його розходження

Обладнання: лазер ЛГ-55, фотоприймач з мікрометричним пристосуванням, гальванометр, з’єднувальні провідники, газорозрядна трубка ГЛ-56.

Короткі теоретичні відомості

Тілесний кут, в якому поширюється більша частина випромінюваної енергії, характеризує направленість пучка лазерного випромінювання. Чим менший тілесний кут, тим більша направленість випромінювання. Часто даний параметр випромінювання ОКГ характеризують не тілесним, а плоским кутом розходження пучка у певному однорідному просторі.

У випадку, коли пучок, що розходиться, являє собою конус, зв'язок між тілесним і плоскимкутами можна виразити співвідношенням.

Для кутів цей зв'язок з достатньою точністю може бути виражений формулою:, де кутвизначається в радіанах.

Кут розходження випромінювання ОКГ головним чином обумовлений дифракцією пучка на вихідному отворі резонатора.

Для резонатора з плоскими дзеркалами найменший кут розходження на рівні половинної інтенсивності випромінювання визначається виразом , де- довжина хвилі лазерного випромінювання;D – діаметр вихідного отвору.

На практиці наявність багатьох поперечних мод і неоднорідність активної речовини лазера не дозволяють досягти цієї межі.

Опис приладу і методика виконання роботи

Кут розходження пучка ОКГ може бути виміряний за схемою, що зображена на рис. 4.2.

Для цього визначають значення діаметрів d і D двох перетинів пучка, що знаходяться на відстані L один від одного. Тоді кут розходження лазерного випромінювання на рівні половини максимальної інтенсивності .

Як відомо візуальне вимірювання є неточним. Тому слід визначати діаметри d і D відповідно в перерізах а і б фотоелектричним способом.

Рис. 4.2. Схема для визначення кута розходження лазерного випромінювання: ОКГ- лазер; D – діаметр вихідного отвору; а і б – перерізи, в яких досліджується енергія лазерного пучка; Фе – фотоелемент з щілиною шириною 1 мм; G – гальванометр.

Для цього необхідно розмістити фотоелемент у відповідному перерізі і, зміщуючи його за допомогою мікрометричного гвинта в площині перерізу на 0,2 … 0,3 мм, дослідити розподіл енергії лазерного пучка. Побудувавши графік залежності , визначити: 1) діаметр пучка в перерізаха і б на рівні половини максимальної інтенсивності: 2) визначити кут розбіжності лазерного пучка.