CN110444095A - 一种激光热透镜焦距测量实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种激光热透镜焦距测量实验装置，包括激光器A、激光器B、平行光管、可调小孔光阑、样品透镜、半反半透镜、凸透镜、激光相机、显示器、线性减光器、光学导轨与二维滑座，所述光学导轨为“T”形结构，所述光学导轨上滑动设有二维滑座、所述二维滑座设有多个用于分别放置激光器A、平行光管、可调小孔光阑、样品透镜、半反半透镜、凸透镜、线性减光器、激光器B与激光相机，所述显示器电性连接于激光相机。本发明解决了热透镜效应实验仪器大多只停留在定性演示的背景下的缺点，能够给高校的物理实验教学提供一个激光热透镜焦距测量实验装置。
Description
技术领域
本发明涉及实验装置技术领域，特别是涉及一种激光热透镜焦距测量实验装置。
背景技术
半导体激光器工作时产生的温度会使晶体表面产生热形变，由于增益介质内部的温度梯度分布产生的热透镜的畸变中占据着主导地位，将导致其输出功率的不稳定性和多种模式的耦合，同时还限制了激光功率的提高，严重影响了固体激光器的性能。
激光热透镜效应是影响激光性能的重要因素之一，直接影响着激光谐振腔的稳定性、腔模尺寸、光束质量、激光效率等参量。在对激光热透镜效应的研究以及谐振腔设计及激光模式计算中，最关键的就是对热透镜焦距的精确测量。
因此，一种激光热透镜效应焦距测量装置亟待研究。
发明内容
本发明为解决目前背景技术中存在的缺点，提供了一种激光热透镜焦距测量实验装置，包括激光器A、激光器B、平行光管、可调小孔光阑、样品透镜、半反半透镜、凸透镜、激光相机、显示器、线性减光器、光学导轨与二维滑座，所述光学导轨为“T”形结构，所述光学导轨上滑动设有二维滑座、所述二维滑座设有多个用于分别放置激光器A、平行光管、可调小孔光阑、样品透镜、半反半透镜、凸透镜、线性减光器、激光器B与激光相机，所述显示器电性连接于激光相机。
对本发明的进一步描述，所述光学导轨的竖向方向上设有激光相机，所述光学导轨的横向方向的两端分别设有激光器A与激光器B，所述激光器A靠近激光器B的一端依次设有平行光管、可调小孔光阑、样品透镜、半反半透镜、凸透镜与线性减光器，所述激光相机通过数据线连接于显示器。
对本发明的进一步描述，所述样品透镜与凸透镜之间设有的半反半透镜与光学的横向方向呈45度的夹角。
对本发明的进一步描述，所述激光器A与激光器B发射出的波长均为532nm。
对本发明的进一步描述，所述激光相机为USB-CCD Laser Camera。
对本发明的进一步描述，所述激光器A与激光器B相同。
对本发明的进一步描述，所述凸透镜的焦距为150毫米。
对本发明的进一步描述，所述激光相机通过数据线电性连接于电脑将数据显示在显示器上。
采用上述技术方案，具有如下有益效果：
本发明解决了热透镜效应实验仪器大多只停留在定性演示的背景下的缺点，能够给高校的物理实验教学提供一个激光热透镜焦距测量实验装置，采用共轴双光束法，使加热束形成热透镜效应，激光器B发射出波长为532nm的近似平行光，通过线性减光器可以改变光功率，经过焦距为150mm凸透镜后汇聚，将样品置于激光的汇聚点上，此时产生热透镜效应，激光器A与激光器B完全相同，发射出波长为532nm的近似平行光，通过平行光管产生平行光，经过可调小孔光阑缩小光斑直接调节光路，使平行光斑照射到已经产生热透镜效应的样品透镜上，在样品透镜和凸透镜之间斜45°角放置半反半透镜，将通过样品透镜的光斑反射至垂直光路上，用激光相机接收并记录数据，根据相似三角形原理计算热透镜焦距，本发明能够实现对激光热透镜效应焦距的精确测量，满足物理实验的使用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的光路图；
图中：1-激光器A；2-激光器B；3-平行光管；4-可调小孔光阑；5-样品透镜；6-半反半透镜；7-凸透镜；8-激光相机；9-显示器；10-线性减光器；11-二维滑座；12-光学导轨。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
实施例1：如图1至图2所示的一种激光热透镜焦距测量实验装置，包括激光器A1、激光器B2、平行光管3、可调小孔光阑4、样品透镜5、半反半透镜6、凸透镜7、激光相机8、显示器9、线性减光器10、光学导轨12与二维滑座11，所述光学导轨12为“T”形结构，所述光学导轨12上滑动设有二维滑座11、所述二维滑座11设有多个用于分别放置激光器A1、平行光管3、可调小孔光阑4、样品透镜5、半反半透镜6、凸透镜7、线性减光器10、激光器B2与激光相机8，所述显示器9电性连接于激光相机8，所述光学导轨12的竖向方向上设有激光相机8，所述光学导轨12的横向方向的两端分别设有激光器A1与激光器B2，所述激光器A1靠近激光器B2的一端依次设有平行光管3、可调小孔光阑4、样品透镜5、半反半透镜6、凸透镜7与线性减光器10，所述激光相机8通过数据线连接于显示器9，所述样品透镜5与凸透镜7之间设有的半反半透镜6与光学的横向方向呈45度的夹角，所述激光器A1与激光器B2发射出的波长均为532nm，所述激光相机8为USB-CCD Laser Camera，所述激光器A1与激光器B2相同，所述凸透镜7的焦距为150毫米，所述激光相机8通过数据线电性连接于电脑将数据显示在显示器9上，所述的激光相机8与电脑结合统称为CCD接收系统。
本发明中的样品透镜5为200μm厚的薄酱油层，在两个载玻片中间并排放置3个厚度为200μm环形紫铜片，在中间的环形紫铜片中滴入酱油，用2个长尾夹夹住载玻片两端，由于载玻片两端也有200μm厚的环形紫铜片，所以长尾夹夹住时不会让载玻片产生形变，由此制得200μm厚的薄酱油层。
本发明的在进行实验时，分为加热束和探测束，加热束的主要作用是形成热透镜效应，探测束的主要作用是测量热透镜焦距。样品透镜选择的是200μm的薄酱油膜，将200μm厚的环形紫铜片夹在两载玻片中间，用长尾夹固定。当激光汇聚点照射到薄酱油膜时，会产生热透镜效应，此时薄酱油膜会近似成一个凹透镜。加热束：激光器B2发射出一束波长为532nm的近似平行光，通过线性减光器10，调节线性减光器10可以改变激光的光功率，近似平行光经过焦距为150mm凸透镜7后会形成汇聚，将样品至于激光的汇聚点上，此时会产生热透镜效应，薄酱油膜近似成为一个凹透镜。探测束：激光器A1与激光器B2完全相同，发射出波长为532nm的近似平行光，通过平行光管3产生平行光，经过可调小孔光阑4缩小光斑直接，调节光路，使平行光斑照射到已经产生热透镜效应的样品层上，此时相当于一束平行光照射到一个凹透镜上，在样品透镜5和150mm凸透镜7之间斜45°角放置半反半透镜6，将通过样品透镜5的光斑反射至垂直光路上，用激光相机8采集光斑图像，遮挡激光器B2的激光，热透镜效应消失，激光相机8采集光斑图像中的暗斑也消失，在光学导轨12的竖直方向多次移动激光相机8，记录激光相机8在光学导轨12上的位置和用电脑记录激光相机8采集到的暗斑直接，通过相似三角形法计算热透镜焦距。
本发明采用共轴双光束法，激光器B2发射出波长为532nm的近似平行光，通过线性减光器10可以改变光功率，经过焦距为150mm凸透镜7后汇聚，将样品置于激光的汇聚点上，此时产生热透镜效应，激光器A1与激光器B2完全相同，发射出波长为532nm的近似平行光，通过平行光管3产生平行光，经过可调小孔光阑4缩小光斑直接调节光路，使平行光斑照射到已经产生热透镜效应的样品透镜5上，在样品透镜5和凸透镜7之间斜45°角放置半反半透镜6，将通过样品透镜5的光斑反射至垂直光路上，用激光相机8接收并记录数据，根据相似三角形原理计算热透镜焦距，本发明能够实现对激光热透镜效应焦距的精确测量，满足物理实验的使用。
以上描述了本发明的基本原理和主要特征，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种激光热透镜焦距测量实验装置，其特征在于，包括激光器A、激光器B、平行光管、可调小孔光阑、样品透镜、半反半透镜、凸透镜、激光相机、显示器、线性减光器、光学导轨与二维滑座，所述光学导轨为“T”形结构，所述光学导轨上滑动设有二维滑座、所述二维滑座设有多个用于分别放置激光器A、平行光管、可调小孔光阑、样品透镜、半反半透镜、凸透镜、线性减光器、激光器B与激光相机，所述显示器电性连接于激光相机。
2.根据权利要求1所述的一种激光热透镜焦距测量实验装置，其特征在于，所述光学导轨的竖向方向上设有激光相机，所述光学导轨的横向方向的两端分别设有激光器A与激光器B，所述激光器A靠近激光器B的一端依次设有平行光管、可调小孔光阑、样品透镜、半反半透镜、凸透镜与线性减光器，所述激光相机通过数据线连接于显示器。
3.根据权利要求1-2所述的一种激光热透镜焦距测量实验装置，其特征在于，所述样品透镜与凸透镜之间设有的半反半透镜与光学的横向方向呈45度的夹角。
4.根据权利要求2所述的一种激光热透镜焦距测量实验装置，其特征在于，所述激光器A与激光器B发射出的波长均为532nm。
5.根据权利要求2所述的一种激光热透镜焦距测量实验装置，其特征在于，所述激光相机为USB-CCD Laser Camera。
6.根据权利要求2所述的一种激光热透镜。焦距测量实验装置，其特征在于，所述激光器A与激光器B相同。
7.根据权利要求2所述的一种激光热透镜焦距测量实验装置，其特征在于，所述凸透镜的焦距为150毫米。
8.根据权利要求1-5所述的一种激光热透镜焦距测量实验装置，其特征在于，所述激光相机通过数据线电性连接于电脑将数据显示在显示器上。
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