Лабораторная работа №3 Изучение устройства газового лазера лгн-215

ЦЕЛЬ:

1. Изучить принципиальную схему ЛГН-215.

2. Изучить структурную схему ЛГН-215

3. Изучить технические данные лазера

4. Изучить спектры лазера ЛГН-215

Теория метода

Оптическими квантовыми генераторами (генераторами когерентного излучения, лазерами) называются источники света, работающие на основе эффекта вынужденного излучения в активной среде с инверсией населенности энергетических уровней.

Рис. 4. Схема гелий-неонового лазера: 1 – корпус, 2 – пустотелый цилиндрический анод, 3 – газоразрядная трубка, 4 – накаливаемый катод, 5 и 6 – сферические зеркала с многослойным диэлектрическим покрытием (резонатор), 7 – источник питания

Лазер содержит три основных компонента:

1) активную среду, в которой создается инверсия населенностей;

2) устройство для создания инверсии населенностей (система накачки);

3) устройство, для обеспечения положительной обратной связи (оптический резонатор).

Рис. 2. Структурная схема ОКГ.

Существует много материалов, применяемых в качестве активной среды в лазерах. Известны газовые лазеры (CO2, смесь Не Ne, HF, пары металлов), жидкостные лазеры (например, на органических красителях), полупроводниковые (Al-GaAs, CdS) и твердотельные лазеры (например, рубиновый). Способы достижения и поддержания инверсной населенности в активной среде зависят от ее структуры. В твердых телах и в жидкостях используется главным образом оптическая накачка – энергия активной среде передается в форме излучения специальной лампы или другого лазера. В газовых лазерах обычно применяются другие методы накачки - электрический разряд, химические реакции. В полупроводниковых лазерах используют постоянный ток, пучки электронов. После того как в рабочей среде достигнуто состояние инверсной населенности уровней, в ней возникает спонтанное излучение. Спонтанно излученные фотоны вызывают индуцированное излучение других атомов активной среды. Однако при спонтанном излучении направление испущенного кванта света произвольно. Для того чтобы отделить «затравочные» фотоны, имеющие заданное направление, активную среду помещают в резонатор. Простейшим резонатором служит пара параллельных зеркал. Многократное отражение испытывают только фотоны, движущиеся вдоль нормали к зеркалам. При каждом прохождении пучка через активную среду он усиливается за счет вызываемого им вынужденного излучения атомов среды.

Лазер может работать в непрерывном или импульсном режиме генерации.

При непрерывном режиме процессы накачки и излучения идут одновременно. В импульсном режиме обратная связь включается периодически. В то время, когда обратная связь отсутствует, активная среда запасает энергию; при включении обратной связи происходит генерация мощного импульса излучения. Для того чтобы часть излучённого средой света вышла наружу, одно из зеркал резонатора делается полупрозрачным.

Рис.3. Примерный вид спектра излучения гелий-неонового лазера.

Вопросы:

1. Изобразить и объяснить оптическую схему лазера ЛГН-215.

2. Изобразить и объяснить электрическую принципиальную схему лазера ЛГН-215.

3. Изобразить и объяснить структурную схему лазера ЛГН-215

4. Дайте определение ОКГ.