專利名稱：頻率分裂與模競爭教學(xué)實驗激光器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
頻率分裂與模競爭教學(xué)實驗激光器系統(tǒng)及其裝置屬于激光教學(xué)儀器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前常用來進(jìn)行激光頻率特性演示實驗的裝置是多縱模HeNe激光器和掃描干涉儀，實驗方式是讓激光束射入掃描干涉儀，在示波器顯示屏上觀察激光器的縱模。實驗者只能獲得激光振蕩中含有幾個縱模及其相對強(qiáng)度大小的感性認(rèn)識，無法控制縱模間隔及其偏振特性。此外，模競爭是激光物理中的重要內(nèi)容，對于實驗中常用的HeNe激光器，兩縱模之間的間隔越小，其競爭現(xiàn)象就越明顯，而以往的教學(xué)實驗中縱模間隔通常達(dá)到幾百M(fèi)Hz，難以直觀觀察模競爭現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述實驗裝置的不足之處，提出一種觀察激光縱模分裂、調(diào)諧和競爭現(xiàn)象的教學(xué)實驗激光器系統(tǒng)及其實現(xiàn)裝置。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、使用維護(hù)方便，觀察到的現(xiàn)象直觀明顯，有明確物理意義。
本發(fā)明提出一種觀察和調(diào)節(jié)激光縱模分布的教學(xué)實驗激光器系統(tǒng)，它采用外腔氦氖激光器，該激光器由一支增益管和兩片獨(dú)立反射鏡構(gòu)成，其中一片獨(dú)立反射鏡由壓電陶瓷驅(qū)動，諧振腔內(nèi)放入雙折射元件，可以是石英晶體或加力的光學(xué)玻璃片，也可以是二者的組合。石英晶體安裝在一旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，其面法線可以在包含激光諧振腔軸線的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，而光學(xué)玻璃片由一加力裝置施加大小可調(diào)的外力，玻璃片面法線平行于腔軸線。輸出光進(jìn)入掃描干涉儀，一示波器與掃描干涉儀相連，在激光器輸出鏡與掃描干涉儀之間可選擇增加一偏振片。實驗中激光器的縱模分布狀況可在示波器上顯示，旋轉(zhuǎn)晶體石英片可以改變激光縱模的分布情況，而旋轉(zhuǎn)偏振片可以觀察縱模的偏振特性。
本發(fā)明提出的教學(xué)實驗激光器系統(tǒng)還包括采用半外腔氦氖激光器，該激光器由一支增益管和一片由壓電陶瓷驅(qū)動的獨(dú)立反射鏡組成，諧振腔內(nèi)放入雙折射元件，可以是石英晶體或加力的光學(xué)玻璃片，也可以是二者的組合。石英晶體安裝在一旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，其面法線可以在包含激光諧振腔軸線的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，而光學(xué)玻璃片由一加力裝置施加大小可調(diào)的外力，玻璃片面法線平行于腔軸線。輸出光進(jìn)入掃描干涉儀，一示波器與掃描干涉儀相連，在激光器輸出鏡與掃描干涉儀之間可選擇增加一偏振片。實驗中激光器的縱模分布狀況可在示波器上顯示，旋轉(zhuǎn)晶體石英片可以改變激光縱模的分布情況，而旋轉(zhuǎn)偏振片可以觀察縱模的偏振特性。
本發(fā)明的原理如下所示圖1為所用的外腔氦氖激光器示意圖。
圖1中，外腔激光器由增益管4和反射鏡16組成，4中充有He、Ne混合氣體，其中Ne為組分比1∶1的雙同位素Ne20和Ne22。增益管兩端分別固定增透窗片3和5，諧振腔由1和6形成，其中插入一片石英晶體2。根據(jù)形成光駐波的條件，激光頻率與諧振腔光學(xué)長度之間應(yīng)滿足v=qc2L---(1)]]>其中v為頻率，c為光速，L為諧振腔的光學(xué)長度，正整數(shù)q為縱模級數(shù)。
由于石英晶體的雙折射效應(yīng)，尋常光(o光)和非常光(e光)具有不同的折射率，因而在激光腔內(nèi)振動方向分別平行和垂直于晶體光軸的兩種分量具有不同的諧振腔長，其頻率也不同，稱為頻率分裂現(xiàn)象。頻率差(稱為分裂量)為Δv=vLδ---(2)]]>其中δ為雙折射元件引起的o光和e光的光程差δ＝(n″-n′)d (3)(3)式中d為光路中晶體的厚度，而對于零度角切割的石英晶體，n″和n′由下式確定n′′=[sin2θne2+cos2θno2]-12---(4)]]>n′=no]]>其中ne和no是晶體的兩個主折射率，θ為晶軸與激光器軸線的夾角。可見當(dāng)用一旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動晶片轉(zhuǎn)動時，隨著θ的變化，n″也發(fā)生改變，δ隨之變化，于是頻差Δv也隨θ不斷變化，反映在示波器上是尖峰之間的距離隨晶片的轉(zhuǎn)動而改變。圖2為一種石英晶體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的示意圖，其中71和72為嚙合的蝸桿和蝸輪，73為安裝石英晶體的支架，與蝸輪同軸，75為帶角度刻度的手輪，通過軸74與蝸桿相連。
除了晶體石英的自然雙折射以外，上述頻率分裂現(xiàn)象還可以由應(yīng)力雙折射產(chǎn)生。將石英晶體換成光學(xué)玻璃片，并用一機(jī)械結(jié)構(gòu)對玻璃片施加外力，由于光彈性效應(yīng)，玻璃片成為一各向異性元件，在玻璃片內(nèi)兩個主應(yīng)力方向上將產(chǎn)生光程差。對于加力方向沿圓形玻璃片的一條直徑的情況(稱為對徑加力)，產(chǎn)生的光程差為δ=8λπDf0F---(5)]]>
其中λ為光波長，D為玻璃片直徑，f0為玻璃材料條紋值，F(xiàn)為所加外力的大小?？梢?，改變加力的大小，光程差δ也將變化，從而頻差Δv也將隨之改變。圖3為一種用來加力的機(jī)械結(jié)構(gòu)原理圖，其中81為加力結(jié)構(gòu)的框架，82為玻璃片，通過螺旋頂絲84的松緊可調(diào)節(jié)加力的大小，墊片83用于增大玻璃片的受力面積以避免應(yīng)力過度集中在一點處。
將一偏振片置于激光器輸出鏡和掃描干涉儀之間，使光束垂直通過偏振片中心后再射入掃描干涉儀。以激光束為軸旋轉(zhuǎn)偏振片，在示波器顯示屏上看到的各級縱模度將發(fā)生相對變化。設(shè)vq′和vq″為相鄰的兩個縱模，旋轉(zhuǎn)偏振片時，當(dāng)vq′幅度增大時，vq″的幅度就會減小，當(dāng)后者的強(qiáng)度減小到零時前者的強(qiáng)度達(dá)到最大值。繼續(xù)旋轉(zhuǎn)偏振片，vq″重新出現(xiàn)，其幅度逐漸增大，與此同時vq′的幅度不斷減小直至為零，此時vq″的幅值達(dá)到最大，且vq″與vq′分別為零的兩個位置偏振片轉(zhuǎn)角相差90度。再旋轉(zhuǎn)偏振片時上述現(xiàn)象又重復(fù)出現(xiàn)，由此可以得出結(jié)論，vq′和vq″均為線偏振光，且二者的偏振方向是彼此正交的。
圖4為雙同位素Ne的增益曲線示意圖，其中v020為Ne20原子增益曲線的中心頻率，v022為Ne22原子增益曲線的中心頻率，二者之間的間隔約為880MHz，v0為兩種原子總增益曲線的中心頻率。設(shè)激光器一個縱模位于v020處，則它只在Ne20增益曲線上燒一個孔而在Ne22增益曲線上幾乎沒有燒孔，因為它與v022之間的距離已經(jīng)大于Ne22凈增益曲線的半寬度；如果此縱模偏離v020一些時，它將在Ne20增益曲線上有兩個燒孔，兩孔的位置關(guān)于v020對稱，因而所獲得的增益也稍大一些；特別是當(dāng)它位于v0附近時，將同時在Ne20和Ne22的增益曲線上各有兩個燒孔，獲得更大的增益。當(dāng)激光頻率分裂量約為40MHz時，分裂出的兩縱模之間存在較強(qiáng)的競爭。如果這兩個縱模工作在v020或v022處，所獲得的總增益較小，不足以維持兩模同時振蕩，二者中的一個將由于競爭而熄滅；而如果兩模工作在v0附近，所獲得的總增益較大，可以維持二者同時振蕩。可以利用這種原理來直觀地觀察模競爭現(xiàn)象。用壓電陶瓷推動諧振腔的一個反射鏡沿著腔軸線運(yùn)動以掃描腔長，則激光器輸出縱模的位置將隨之變化，設(shè)腔長連續(xù)減小，則輸出沿頻率軸向右移動，在v022左側(cè)、v020右側(cè)和v0附近，總增益較大，示波器上可以看到兩分裂縱模同時振蕩，而在v020和v022附近，總增益較小，示波器上只能看到一個頻率振蕩，于是在一個掃描周期內(nèi)，示波器上看到的縱模個數(shù)變化趨勢為2-1-2-1-2，如圖5所示，其中橫坐標(biāo)為壓電陶瓷上的電壓，可以代表頻率。
本發(fā)明所述的教學(xué)實驗激光器系統(tǒng)，它采用外腔氦氖激光器，激光諧振腔中插入雙折射元件，激光器輸出光束進(jìn)入掃描干涉儀，其縱模分布在與掃描干涉儀相連的示波器上顯示，激光器輸出鏡與掃描干涉儀之間可以插入一片偏振片以觀察激光縱模的偏振特性。所說的外腔激光器由一支增益管及兩片獨(dú)立反射鏡組成，兩反射鏡之一固定在壓電陶瓷上。
它也可采用半外腔氦氖激光器，激光諧振腔中插入雙折射元件，激光器輸出光束進(jìn)入掃描干涉儀，其縱模分布在與掃描干涉儀相連的示波器上顯示，激光器輸出鏡與掃描干涉儀之間可以插入一片偏振片以觀察激光縱模的偏振特性。所說的半外腔激光器由一支增益管及一片固定在壓電陶瓷上的獨(dú)立反射鏡組成。
所說的壓電陶瓷由一可調(diào)高壓直流電源驅(qū)動，可沿所說的激光諧振腔軸線伸縮。所說的雙折射元件可以是石英晶體或加力的光學(xué)玻璃片，也可以是二者的組合。石英晶體安裝在一旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，其面法線可以在包含激光諧振腔軸線的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，而光學(xué)玻璃片由一加力裝置施加大小可調(diào)的外力，玻璃片面法線平行于腔軸線。
本發(fā)明的特征在于它含有外腔氦氖激光器，它包含一支帶支架的增益管，在它的兩端分別固定著兩片增透窗片；兩片獨(dú)立的反射鏡，位于上述兩片增透窗片的外側(cè)，其中之一個反射鏡連接著一片安裝在支架上由直流電源驅(qū)動的壓電陶瓷的位移輸出端；雙折射元件及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)部分，它位于增益管增透窗片和一個獨(dú)立反射鏡之間；腔外部分，它包含外罩，它罩在所述激光器以及雙折射元件及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)部分外面；偏振片，它安裝在外罩外的支架上，其中心處面法線與所述激光器軸線重合，所述偏振片可繞所述激光器軸線旋轉(zhuǎn)并可拆下；掃描干涉儀，它位于偏振片的另一側(cè)，由光學(xué)部分和一個鋸齒波信號源組成；底座，它連接著外罩、增益管支架、偏振片支架和所述雙折射元件和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)部分的各個支架；示波器，它的輸入端和掃描干涉儀的輸出端相連，外觸發(fā)端與掃描干涉儀的鋸齒波信號源相連；可調(diào)高壓直流電源，它的供電輸出端與壓電陶瓷的電壓輸入端相連。
它含有半外腔氦氖激光器，它包含
一支帶支架的增益管，在它的兩端分別固定著一片增透窗片和一片反射鏡；一片獨(dú)立反射鏡，它與上述增益管的增透窗片相對，另一側(cè)連接著一片安裝在支架上由直流電源驅(qū)動的壓電陶瓷的位移輸出端；雙折射元件及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)部分，它位于上述增益管的增透窗片和所述獨(dú)立反射鏡之間；腔外部分，它包含外罩，它罩在所述激光器以及雙折射元件及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)部分外面；偏振片，它安裝在外罩外的支架上，其中心處面法線與所述激光器軸線重合，所述偏振片可繞所述激光器軸線旋轉(zhuǎn)并可拆下；掃描干涉儀，它位于偏振片的另一側(cè)，由光學(xué)部分和一個鋸齒波信號源組成；底座，它連接著外罩、增益管支架、偏振片支架和所述雙折射元件和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)部分的各個支架；示波器，它的輸入端和掃描干涉儀的輸出端相連，外觸發(fā)端與掃描干涉儀的鋸齒波信號源相連；可調(diào)高壓直流電源，它的供電輸出端與壓電陶瓷的電壓輸入端相連。
所述雙折射元件及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)部分包含，自然雙折射部分、或應(yīng)力雙折射部分、或同時包含自然雙折射部分和應(yīng)力雙折射部分所述自然雙折射部分含有晶體支架，它位于所述增益管增透窗片和所述獨(dú)立反射鏡之間；一片鍍增透膜的晶體石英，它安裝在上述晶體支架上，它的中心在所述激光器軸線上；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，它的旋轉(zhuǎn)部件內(nèi)裝有上述晶體支架，所述旋轉(zhuǎn)部件是在包含所述激光器軸線的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的；所述應(yīng)力雙折射部分含有玻璃片支架，它位于所述增益管增透窗片和所述獨(dú)立反射鏡之間；一片安裝在玻璃片支架上的鍍增透膜的光學(xué)玻璃，中心在所述激光器軸線上，面法線平行于軸線；加力裝置，它壓在上述光學(xué)玻璃上，加力的大小可調(diào)。
本發(fā)明中的教學(xué)實驗激光器可以用于觀察激光縱模的分布、調(diào)諧、競爭和分裂等現(xiàn)象，還可以觀察各級縱模的偏振特性，具有現(xiàn)象直觀明顯、物理意義明確、結(jié)構(gòu)簡單、使用維護(hù)方便的優(yōu)點。


圖1本發(fā)明中外腔氦氖激光器的原理圖。
圖2一種石英晶體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的示意圖。
圖3一種加力結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖4雙同位素Ne的增益曲線示意圖。
圖5一個掃描周期內(nèi)示波器上看到的縱模個數(shù)變化示意圖。
圖6相對頻率分裂量隨石英晶體面法線與腔軸線夾角變化關(guān)系圖。
圖7本發(fā)明所述教學(xué)實驗激光器裝置之一的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8本發(fā)明所述教學(xué)實驗激光器裝置之二的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明所述的教學(xué)實驗激光器為實現(xiàn)其功能采用以下實驗步驟通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使石英晶體面法線平行于激光器軸線，調(diào)整加力裝置使玻璃片上所加外力處在最小狀態(tài)，打開激光器電源使之出光，取去激光器輸出鏡與掃描干涉儀之間的偏振片，調(diào)整掃描干涉儀使它前面的小孔對準(zhǔn)輸出光，打開掃描干涉儀電源、壓電陶瓷高壓電源和示波器。
1)觀察激光器縱模分布和調(diào)諧示波器顯示屏上顯示的每一個尖峰代表一個激光縱模，兩峰之間的距離正比于兩縱模之間的頻差，峰的幅值高低代表該級縱模的相對強(qiáng)度。從示波器上可以看出激光器中正在振蕩的縱模個數(shù)。增加壓電陶瓷上所加電壓以改變諧振腔長，可以看到示波器上各尖峰均向同一個方向移動，其高低也發(fā)生變化。電壓減小時，各尖峰的移動方向和高低變化趨勢也與之相反。
2)觀察激光頻率分裂現(xiàn)象旋轉(zhuǎn)石英晶體使其面法線與激光束的夾角θ從0開始逐漸增大，則示波器上可觀察到a)隨著θ的增加，原先的一個尖峰分裂成兩個，b)分裂出的兩個尖峰之間的距離代表縱模分裂量，它隨θ的增加而改變，在一定范圍內(nèi)，θ增大，縱模分裂量也增大；θ減小，縱模分裂量也減小，c)記錄分裂出的兩尖峰之間的距離與示波器上代表縱模間隔的距離之間的比值隨著θ變化的一系列數(shù)值，在0～20度范圍內(nèi)可以作出如圖6所示的曲線，將θ調(diào)回零位，通過加力裝置逐漸增大窗片所受力，則示波器上可觀察到d)隨著加力增大，原先的一個尖峰分裂成兩個，e)分裂出的兩個尖峰之間的距離隨加力的增加而單調(diào)增大。
3)觀察縱模的偏振態(tài)調(diào)整θ角和加力的大小使分裂出的兩尖峰v1、v2保持合適的距離以便清晰區(qū)分，把偏振片插入激光輸出鏡與掃描干涉儀之間，并使激光束垂直穿過偏振片中心，以激光束為軸沿同一方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)偏振片，在示波器上可以觀察到a)當(dāng)偏振片旋轉(zhuǎn)到某一角度φ1時，v1消失，b)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)偏振片，v1重新在原先位置出現(xiàn)，其高度隨著偏振片的旋轉(zhuǎn)逐漸加大；同時v2的高度隨著偏振片的旋轉(zhuǎn)逐漸減小，c)當(dāng)偏振片旋轉(zhuǎn)到某一角度φ2時，v2消失，d)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)偏振片，v2在原位置重新，出現(xiàn)，其高度隨偏振片的旋轉(zhuǎn)逐漸加大；同時v1的高度隨偏振片的旋轉(zhuǎn)逐漸減小，以上現(xiàn)象周期性出現(xiàn)。v1和v2均有消光，說明二者都是線偏振的。φ1與φ2相差90度，說明v1和v2的振動方向相互垂直。
4)觀察激光器模競爭取走偏振片，調(diào)節(jié)石英晶體與激光束的夾角θ和玻璃片上所加外力使激光頻率分裂量約為40MHz(在掃描干涉儀上看到一個尖峰剛剛分裂為兩個)，增大壓電陶瓷上的電壓以改變腔長，示波器上各尖峰將橫向移動，可以看到在不同電壓，即縱模位于增益曲線不同位置處時的模競爭現(xiàn)象a)兩尖峰v1、v2在很接近的兩個位置幾乎同時出現(xiàn)，對應(yīng)電壓值為V0，b)隨著電壓增加，v2逐漸減小并在某一位置處消失，對應(yīng)的電壓值為V1，c)電壓繼續(xù)增加，v2在某一位置重新出現(xiàn)，對應(yīng)的電壓值為V2，d)繼續(xù)增大電壓，v1逐漸減小并在某一位置消失，對應(yīng)電壓值為V3，e)繼續(xù)增大電壓，v1在某一位置重新出現(xiàn)，對應(yīng)的電壓值為V4，f)繼續(xù)增大電壓，v1和v2幾乎同時消失，對應(yīng)的電壓值為V5，g)根據(jù)以上電壓值可以畫出圖5所示模競爭區(qū)域示意圖。
本發(fā)明列出兩個實例，分別見圖7和圖8。
實例1見圖7。
激光反射鏡16組成諧振腔，增益管4兩端分別固定增透窗片3和5。反射鏡6安裝在壓電陶瓷12上，可由其驅(qū)動沿腔軸線方向運(yùn)動以改變腔長，石英晶體76被安裝在支架73上，可由旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)7帶動在包含諧振腔軸的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動。加力裝置8安裝在支架11上，可對光學(xué)玻璃片82施加可調(diào)大小的外力。激光器的輸出進(jìn)入掃描干涉儀14，由與之相連的示波器16觀察模式，13為偏振片。系統(tǒng)多數(shù)部件都安裝在底座9上，整個諧振腔部分罩在外罩10內(nèi)以減少外界擾動。15為壓電陶瓷高壓直流電源。
實例2見圖8。
激光反射鏡16組成諧振腔，增益管4兩端分別固定反射鏡1和增透窗片5。反射鏡6安裝在壓電陶瓷12上，可由其驅(qū)動沿腔軸線方向運(yùn)動以改變腔長，石英晶體76被安裝在支架73上，可由旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)7帶動在包含諧振腔軸的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動。加力裝置8安裝在支架11上，可對光學(xué)玻璃片82施加可調(diào)大小的外力。激光器的輸出進(jìn)入掃描干涉儀14，由與之相連的示波器16觀察模式，13為偏振片。系統(tǒng)多數(shù)部件都安裝在底座9上，整個諧振腔部分罩在外罩10內(nèi)以減少外界擾動。15為壓電陶瓷高壓直流電源。
權(quán)利要求
1.頻率分裂與模競爭教學(xué)實驗激光器系統(tǒng)，其特征在于，它含有外腔氦氖激光器，它包含一支帶支架的增益管，在它的兩端分別固定著兩片增透窗片；兩片獨(dú)立的反射鏡，位于上述兩片增透窗片的外側(cè)，其中之一個反射鏡連接著一片安裝在支架上由直流電源驅(qū)動的壓電陶瓷的位移輸出端；雙折射元件及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)部分，它位于增益管增透窗片和一個獨(dú)立反射鏡之間；腔外部分，它包含外罩，它罩在所述激光器以及雙折射元件及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)部分外面；偏振片，它安裝在外罩外的支架上，其中心處面法線與所述激光器軸線重合，所述偏振片可繞所述激光器軸線旋轉(zhuǎn)并可拆下；掃描干涉儀，它位于偏振片的另一側(cè)，由光學(xué)部分和一個鋸齒波信號源組成；底座，它連接著外罩、增益管支架、偏振片支架和所述雙折射元件及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)部分的各個支架；示波器，它的輸入端和掃描干涉儀的輸出端相連，外觸發(fā)端與掃描干涉儀的鋸齒波信號源相連；可調(diào)高壓直流電源，它的供電輸出端與壓電陶瓷的電壓輸入端相連。
2.頻率分裂與模競爭教學(xué)實驗激光器系統(tǒng)，其特征在于，它含有半外腔氦氖激光器，它包含一支帶支架的增益管，在它的兩端分別固定著一片增透窗片和一片反射鏡；一片獨(dú)立反射鏡，它與上述增益管的增透窗片相對，另一側(cè)連接著一片安裝在支架上由直流電源驅(qū)動的壓電陶瓷的位移輸出端；雙折射元件及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)部分，它位于上述增益管的增透窗片和所述獨(dú)立反射鏡之間；腔外部分，它包含外罩，它罩在所述激光器以及雙折射元件及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)部分外面；偏振片，它安裝在外罩外的支架上，其中心處面法線與所述激光器軸線重合，所述偏振片可繞所述激光器軸線旋轉(zhuǎn)并可拆下；掃描干涉儀，它位于偏振片的另一側(cè)，由光學(xué)部分和一個鋸齒波信號源組成；底座，它連接著外罩、增益管支架、偏振片支架和所述雙折射元件及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)部分的各個支架；示波器，它的輸入端和掃描干涉儀的輸出端相連，外觸發(fā)端與掃描干涉儀的鋸齒波信號源相連；可調(diào)高壓直流電源，它的供電輸出端與壓電陶瓷的電壓輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的任何一種頻率分裂與模競爭教學(xué)實驗激光器系統(tǒng)，其特征在于，所述雙折射元件及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)部分包含，自然雙折射部分、或應(yīng)力雙折射部分、或同時包含自然雙折射部分和應(yīng)力雙折射部分所述自然雙折射部分含有晶體支架，它位于所述增益管增透窗片和所述獨(dú)立反射鏡之間；一片鍍增透膜的晶體石英，它安裝在上述晶體支架上，它的中心在所述激光器軸線上；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，它的旋轉(zhuǎn)部件上裝有上述晶體支架，所述旋轉(zhuǎn)部件是在包含所述激光器軸線的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的；所述應(yīng)力雙折射部分含有玻璃片支架，它位于所述增益管增透窗片和所述獨(dú)立反射鏡之間；一片安裝在玻璃片支架上的鍍增透膜的光學(xué)玻璃，中心在所述激光器軸線上，面法線平行于軸線；加力裝置，它壓在上述光學(xué)玻璃上，加力的大小可調(diào)。
全文摘要
頻率分裂與模競爭教學(xué)實驗激光器系統(tǒng)屬于激光教學(xué)儀器技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于采用外腔或半外腔氦氖激光器，該激光器的一片反射鏡固定在直流電源驅(qū)動的壓電陶瓷上，激光諧振腔中插入一片石英晶體和一加力玻璃片，激光器輸出光束進(jìn)入掃描干涉儀，其縱模分布即顯示在與之相連的示波器上。改變石英晶體面法線與諧振腔軸線的夾角或玻璃片上所加外力可以觀察激光縱模分裂現(xiàn)象，旋轉(zhuǎn)輸出鏡與掃描干涉儀之間的偏振片可以觀察激光縱模的偏振特性，改變加在壓電陶瓷上的電壓可以觀察激光縱模的調(diào)諧和競爭。它還在實施例中列舉了兩種裝置的結(jié)構(gòu)。它具有現(xiàn)象直觀明顯、物理意義明確、結(jié)構(gòu)簡單、使用維護(hù)方便的優(yōu)點。
文檔編號G09B23/22GK1588488SQ2004100622
公開日2005年3月2日 申請日期2004年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月2日
發(fā)明者張書練, 韓艷梅, 宗曉斌, 李巖, 徐俊澄, 杜文華 申請人:清華大學(xué)