Устройство для демонстрации спектра лазерного излучения

( ЛЬС ВТОРСКОМУ СВИ манстрационной наглядности путем исключения влияния отраженного от интерферометра излученияУстройствосодержит поворотное зеркало, установленное перед линзой, второй газовыйлазер, длина резонатора которого отличается от длины первого газового аэера, в ежду пер ом, Фабри розрачнои орую лин ой линзо Перо вы пластин нам которои нанесе щее роль зеркал ре метра, а также объ ныи после и служащий эображения ил,ерфер я фор а экр Иэобретенич ения, вам по фиэ для введения на вход устройстого иэ излучений лазеров 1 и 2, офокусную линзу 4, служащую для ования расходящегося пучка свензу 5, для формирования сходяпучка света, падающего на инометр фабри-Перо 6, выполненердотельным с напылением зерннэу 7,служащую для формировидимого изображения 8 на экраене) 9, лучи 10 источникови ащ ее а од орот о б роко урсо ке, и может быть в ряде лекционных ких, например, ка опия, лазерная те ислоль по физ ва форми а, л щегос терфе ка, спектрос кап, лванияне (ст лу ния, показывающие ф нстрируемого явлени йство работает след рмировающим обе дем Устр разом,Язве генерат нохрома тический тно чтор (ОКГ)ическоеотой, а квантов вать мо может созд оленесп оизволетнымирован и ча ишь и набором частот и фи ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Лекционные эксперименты по оптике./Под ред, Н.Я,Калитеевского,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИСПЕКТРА ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ(57) Изобретение относится к учебным приборам по физике и может бытьиспользовано в целом ряде курсов пофизике, например, таких как оптика,спектроскопия, лазерная техника ит,д. Цель изобретения - повышение дее относится к средства астности к учебным при н т.д.Целью изобретения является повышение демонстрационной наглядности путем исключения влияния отраженного отинтерферометра излучения,На фиг. 1 приведена графическаясхема устройства; на фиг, 2 - получаемые картины на экране (стене) сразными длинами лазерных резонаторов,Устройство для демонстрации спектра лазерного излучения (фиг. 1)содержит газовые лазеры 1 и 2, напримерНе-Иедлина резонаторов которых отличается, поворотное зеркало 3, слуэу, установленную й и интерферометполненным в виде ки, по обеим стороно покрытие, играо. онатора интерфероктив, установлен- метра Фабри-Перо ирования видимого не. 1 э.п.ф-лы, 1527652,и,в стационарном режиме при заданнойконструкции лазера и в случае, когда скачки фаз при отражении отсутствуют.Генерация лазера возникает лишьдля тех частот из бесконечного набоРа Я, котьрые принадлежат спектральному интервалу, где выполнены условиядостижения генерации, т.е. необходимо, чтобы возможные изменения любойхарактеристики волны компенсировались 15на протяжении цикла и к его концу принимали исходные значения за исключеннием фазы, которая изменится на величину, краткую 2, Генерация, .следовательно, возможна лишь для тех частот 20Я, которые расположены внутри интервала частотЯ, я. Разность я - Я увеличивается с ростом мощности процессавозбуждения активной среды при фикси 1рованной величине потерь, Если Я -Я( 25сЬИ, возможна генерация одной частоты,а при Я" - Я) 6 Я возможны бихроматичес-,кий, трихроматический и так далее режимы лазера. Следовательно, в каждом газовом лазере существуют спектр излучения, который зависит от активной среды, резонатора, и уширение линий, вызванное броуновским движением зеркали спонтанным испусканием активной среды, составляющие фантастически малуювеличину, которой можно пренебречь,Для верной передачи спектра решающее значение имеют точная юстировкаинтерферометра и его согласование срезонатором лазера, что тем самым 40вызывает много затруднений, так какволновой фронт входящего излучениядолжен иметь радиус кривизны совпадающий с радиусом кривизны сферического зеркала интерферометра, и диаметр световога пучка лазера равен пучку света с интерферометра, а такженеобходимо исключить влияние отраженного пучка света ют интерферометрана входящий пучок света, Если интерферометр и резонатор лазера согласоОваны, то падающая волна типа ТЕМ,возбуждает в и нтерферометр е ти и колебаний с теми же индексами с, ш,п в этом случае возможно образоваЭ55ние в интерферометре стоячих волн стеми же частотами, что и в лазерном резонаторе, на выходе иэ которого производят их регистрацию, Наблюдение получаемой картины тонкой сТруКтуры спектральной линии излучения лазера на экране в большой аудитории весьма затруднительно главным образом вследствие очень близко расположенных и поэтому неразличимых (и к тому же неярких) интерференционных колец, соответствующих различным модам ОКГ, изза несовершенства оптической схемы устройства, Наличие большого числа оптических элементов приводит к потерям интенсивности излучения на выходе устройстваПучок света от лазера, например 2, попадая на поворотное зеркало 3, направляется на короткофокусную линзу 4, а от нее расходящийся пучок 10 направляется на линзу 5. Линзы 4 и 5 служат для формирования падающего сходящегося пучка света на интерферометр Фабри-Перо 6. За счет интерференции ,лучей в интерферометре Фабри-Перо 6 на выходе его с помощью линзы 7 формируется видимое изображение интерференционной картины в виде колец 8 на экране 9. Затем, поворачивая. поворотное зеркало 3 на 45 относительоно своего нижнего левого края так, что излучение о лазера 2 на вход устройства не попадает, а попадает от лазера 1, длина резонатора которого отличается от длины резонатора лазера 2, показывают, что картина на экране изменилась и появились или исчезли дополнительные кольца в зависимости от длины лазера, Лазер длин- нее - число колец больше, лазер короче - колец меньше, как на фиг. 2, где их размер определяется по формуле 2 пй соз 1=ш%, гдето - толщина интерферометра,- угол формирующего пучка света; Ъ - длина волны; ш - порядок интерференЦии, Все оптичес- . кие элементы устройства расположены (фиг. 1) на металлической скамье с возможностью передвижения. Применив линзы 4 и 5 для формирования падающего сходящегося пучка света на интерферометре Фабри-Перо 6, мы тем самым сделали следующее: на выходе линзы 5 образуется сферический фронт световой волны, который, падая на интерферометр, частично проходит, а частично отражается, но отражается не на встречу падающему излучению, как это в других устройствах, требующих оптических элементов развязки, а в5 152 7652 6стороны, тем самым исключается вэаи- мени его юстировки по согласованиюмовлияние падающей и отраженной волн. фронтов излучения .Интерферометр фабри-Перо выполнентвердотельным с напыпением зеркал Ф о р м у л а и э о б р е т е н и яф 5где при использовании На-Бе-лазеровс разной длиной резонаторов для раэ- Устройство для демонстрации .решения их спектра толщинд проэрач- спектра лазерного излучения, содержаной пластинки интерферометра выполне- щее газовый лазер, короткофокуснуюна Ь =ф 5 см. Использование интер р линзу, интерферометр фабри-Перо иферометра Фабри-Перо с такой ба- экран, о т л и ч а ю щ е е с я тем,зой, дающей необходимое разрешение, что, с целью повышения наглядностипозволяет довольно четко наблюдать путем исключения влияния отраженногоспектр излучениялазера в затемненной от интерферометра излучения, он имееаудитории ни экране ( стене) с помощью 5 установленную мезду короткофокуснойНее-лазеров. линзой и инте оме ом опол т Демонстрационная наглядность повышается эа счет того, что получаем реальную картину на экране ( стене), по 20 которой можно судить о спектре излучения лазера, размеры которой достигают в диаметре околом. ПОвышение удобства использования 25 устройства вызвано тем, что не требуется тщательной и длительной по вретрфер тр д ий ельную линзу для формирования сферичес- ь кого фронта световой волны н объектив, расположенной между интерферометром и экраном.2. Устройство по п.1, о т л и ч аВю щ е е с я тем, что оно имеет дополнительный лазер с отличной от перво- го длиной резонатора, а между лазерами установлено поворотное зеркало для передачи пучка на короткофокусную линзу1527652 Составитель Р.УжвийТехред М.Дидык Корректор Э.Лончакова Редактор Я,Шулла Заказ 7514/54 Тираж 469 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101