SU1527652A1 - Устройство дл демонстрации спектра лазерного излучени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к учебным приборам по физике и может быть использовано в целом р де курсов по физике, например, таких как оптика, спектроскопи , лазерна  техника и т.д. Цель изобретени  - повышение демонстрационной нагл дности путем исключени  вли ни  отраженного от интерферометра излучени . Устройство содержит поворотное зеркало, установленное перед линзой, второй газовый лазер, длина резонатора которого отличаетс  от длины первого газового лазера, вторую линзу, установленную между первой линзой и интерферометром ФАБРИ-ПЕРО, выполненным в виде прозрачной пластинки, по обеим сторонам которой нанесено покрытие, играющее роль зеркал резонатора интерферометра, а также объектив, установленный после интерферометра ФАБРИ-ПЕРО и служащий дл  формировани  видимого изображени  на экране. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к средствам обучени , в частности к учебным приборам по физике, и может быть широко использовано в р де лекционных курсов по физике, таких, например, как оптика , спектроскопи , лазерна  техника и т.д.

Целью изобретени   вл етс  повышение демонстрационной нагл дности пу- тем исключени  вли ни  отраженного от интерферометра излучени .

На фиг. 1 приведена графическа  схема устройства; на фиг. 2 - получаемые картины на экране (стене) с разными длинами лазерных резонаторов.

Устройство дл  демонстрации спектра лазерного излучени  (фиг. 1)содержит газовые лазеры 1 и 2, например He-Ne, длина резонаторов которых отличаетс , поворотное зеркало 3, служащее дл  введени  на вход устройства одного из излучений лазеров 1 и 2, короткофокусную линзу 4, служащую дл  формировани  расход щегос  пучка света , линзу 5, дл  формировани  сход щегос  пучка света,падающего на интерферометр Фабри-Перо 6, выполнен- ньй твердотельным с напьтением зеркал , линзу 7, служащую дл  формировани  видимого изображени  8 на экране (стене) 9, лучи 10 источников I и 2 излучени , показывающие формирование демонстрируемого  влени .

Устройство работает следующим образом .

Известно, что оптический квантовый генератор (ОКГ) может создавать монохроматическое поле не с произвольной частотой, а лишь с дискретным набором частот СО а, если фиксирована

сл

его длина L и показатель преломлени 

Пи среды, т.е. 03q гЧ, ,2...

7 Ь П ср

В стационарном режиме при заданной конструкции лазера и в случае, когда скачки фаз при отражении отсутствуют .

Генераци  лазера возникает лишь дл  тех частот из беско нечного набо- раСОд, которые принадлежат спектральному интервалу, где выполнены услови  достижени  генерации, т.е. необходимо , чтобы возможные изменени  любой характеристики волны компенсировались на прот жении цикла и к его койцу принимали исходные значени  за исключением фазы, котора  изменитс  на величину , краткую 2 ii , -Генераци , .следовательно , возможна лишь дл  тех частот СОа, которые расположены внутри интервала частотСО , СА). Разность увеличиваетс  с ростом мощности процесса возбуждени  активной среды при фиксированной величине потерь. Если ( i &Q, возможна генераци  одной частоты а приО - возможны бихроматичес- кий, трихроматический и так далее режи- мылазера. Следовательно, в каждом газовом лазере существуют спектр излуче- ни , который зависит от активной среды , резонатора, и уширение линий, вызванное броуновским движением зеркал; и спонтанным испусканием активной среды , составл ющие фантастически малую величину, которой можно пренебречь.

Дп  верной передачи спектра решающее значение имеют точна; юстировка интерферометра и его согласование с резонатором лазера, что тем самым

вызывает много затруднений, так как волновой фронт вход щего излучени  должен иметь радиус кривизны, совпадающий с радиусом кривизны сферического зеркала интерферометра, и диа- метр световога пучка лазера равен пучку света с интерферометра, а также необходимо исключить вли ние отраженного пучка света «от интерферометра на вход щий пучок света. Если интер- ферометр и резонатор лазера согласованы , то падающа  волна типа , возбуждает в интерферометре тип колебаний с теми же индексами q, m, n, в этом случае возможно образование в интерферометре сто чих волн с теми ж е частотами, что и в лазерном резонаторе, на выходе из которого производ т их регистрацию. Наблюдение получаемой картины тонкой структуры спектральной линии излучени  лазера на экране в большой аудитории весьма затруднительно главным образом вследствие очень близко расположенных и поэтому неразличимых (и к тому же не рких) интерференционных колец, соответствующих различным модам ОКГ,из за неТ-оверщенства оптической схемы устройства. Наличие большого числа оптических элементов приводит к потер м интенсивности излучени  на выходе устройства.

Пучок света от лазера, например 2 попада  на поворотное зеркало 3, направл етс  на короткофокусную линзу 4, а от нее расход щийс  пучок 10 направл етс  на линзу 5. Линзы 4 и 5 служат дл  формировани  падающего схд щегос  пучка света на интерферометр Фабри-Перо 6. За счет интерференции ,лучей в интерферометре Фабри-Перо 6 на выходе его с помощью линзы 7 формируетс  видимое изображение интерференционной картины в виде колец 8 на экране 9. Затем, поворачива  поворотное зеркало 3 на 45°относительно своего нижнего левого кра  так, что излучение or лазера 2 на вход устройства не попадает, а попадает от лазера 1, длина резонатора которого отличаетс  от длины резонатора лазера 2, показывают, что картина на экране изменилась и по вились или исчезли дополнительные кольца в зависимости от длины лазера. Лазер длин-с нее - число колец больше, лазер коро- че - колец меньше, как на фиг. 2, где их размер определ етс  по формуле -2-Пер. h , гдеЬ - толщина интерферометра, if - угол формирующего пучка света; - длина волны; m - пор док интерферен2даи. Все оптические элементы устройства расположены (фиг. 1) на металлической скамье с возможностью передвижени .

Применив линзы 4 и 5 дл  формировани  падающего сход щегос  пучка света на интерферометре Фабри-Перо 6| мы тем самым сделали следующее: н выходе линзы 5 образуетс  сферический фронт световой волны, который, пада  на интерферометр, частично проходит, а частично отражаетс , но отражаетс  1 не на встречу падающему излучению, как

это в других устройствах, требукщи.х оптических элементов разв зки, а в

5152

стороны, тем самым исключаетс  взаимовли ние падающей и отраженной воли. Интерферометр Фабри-Перо выполнен твердотельным с напьлением зеркал, где при использовании He-Ne-лазеров с разной длиной резонаторов дл  разрешени  их спектра толшинл прозрачной пластинки интерфероиетра выполнена h 5 см. Использование интерферометра Фабри-Перо с такой базой , дающей необходимое разрешение, позвол ет довольно четко наблюдать спектр излучени  лазера в затемненной аудитории ни экране (стене) с помощью He-Ne-лаэеров.

Демонстрационна  нагл дность повышаетс  за счет того, что получаем реальную картину на экране (стене), по которой можно судить о спектре излучени  лазера, размеры которой достигают в диаметре около 1 м.

Повышение удобства использовани  устройства вызвано тем, что не требуетс  тщательной и длительной по вре2

мени его юстировки по согласованию фронтов излучени .

Claims (2)

1.Устройство дп  демонстрации спектра лазерного излучени , содержащее газовый , короткофокусную

линзу, интерферометр Фабри-Перо и экран, отличающеес  тем, что, с целью повышени  нагл дности путем исключени  вли ни  отраженного от интерферометра излучени , он имеет

установленную мехпу короткофокусной линзой и иитерферометром дополнительную линзу дп  формировани  сферичес- ). кого фронта световой волны и объектив , расположени 1й между интерферометром и экраном.

2.Устройство по п.1, о т л и ч а- ю щ е е с   тем, : что оно имеет допо - нительный лазер с отличной от пер вот-, го длиной резонатора, а между лазерами установлено поворотное зеркало

дл  передачи пучка на короткофокусную линзу,.

Фиг.г