Описание установки и методика измерений
Схема установки для изучения свойств излучения ОКГ приведена на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 – Схема установки для изучения свойств излучения гелий-неонового лазера
Схема состоит из следующих элементов:
исследуемого гелий-неонового лазера 1;
источника питания ОКГ 2;
измерителя средней мощности и энергии лазерного излучения ИМО-2Н 3;
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
зеркал 6 для определения степени расходимости лазерного луча.
Одно из зеркал 6закреплено на стойке и устанавливается на оптической скамье, другое – 6– прикреплено к стене лаборатории.
Зеркала могут поворачиваться вокруг оси;
дифракционной решетки 7, предназначенной 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:
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.
Рисунок 2.2 – Измеритель средней мощности и энергии лазерного излучения ИМО-2Н
Прибор ИМО-2Н (рисунок 2.2) состоит из следующих основных частей:
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 показывающим 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 в 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.