適用于物理教學諧振腔可調的氦氖激光模式分析實驗系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及物理實驗儀器，尤其涉及一種適用于物理教學諧振腔可調的氦氖激光模式分析實驗系統(tǒng)。包括底座、半外腔氦氖激光器、輸出鏡、共焦球面掃描干涉儀、高速光電放大探測器以及激光電源、鋸齒波發(fā)生器、數(shù)字示波器；所述激光電源用于為所述半外腔氦氖激光器提供電壓；所述鋸齒波發(fā)生器中的鋸齒波電壓加在所述共焦球面掃描干涉儀的壓電陶瓷上；所述高速光電放大探測器接收通過共焦球面掃描干涉儀中的光并轉換成電信號，傳輸電信號到所述數(shù)字示波器；數(shù)字示波器用于顯示經(jīng)掃描和放大后的氦氖激光器的頻譜圖及鋸齒波信號。本實用新型結構簡單，加深了學生對物理光學中的偏振、雙折射現(xiàn)象以及激光原理中的縱模、出光帶寬和模競爭效應的理解。
【專利說明】適用于物理教學諧振腔可調的氦氖激光模式分析實驗系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及物理實驗儀器，尤其涉及一種適用于物理教學諧振腔可調的氦氖激光模式分析實驗系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]氦氖激光器由增益介質、光學諧振腔和激勵能源組成。根據(jù)駐波條件，激光諧振腔每一種本征頻率對應一種光場分布，叫做一種縱模模式，它描述軸向光場分布狀態(tài)，然而縱模越多，單色性、相干性越差；諧振腔越短，縱模越少，單色性、相干性越好，因此在要求高單色性的時候，應盡量減小諧振腔長度，由于光的衍射造成的場橫向分布用橫模模式來描述，但是多橫模卻損害了激光器輸出的良好方向性，對聚焦非常不利，因此在需要完美聚焦的情況下，應當盡量減少橫模。激光器在今天應用越來越廣，對通過模式的研究，減少其不利因素利用其有用特性顯得尤其重要?，F(xiàn)有技術中的實驗系統(tǒng)調節(jié)性差，學生調節(jié)時間較長。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在于克服上述技術的不足，而提供一種適用于物理教學諧振腔可調的氦氖激光模式分析實驗系統(tǒng)。
[0004]本實用新型為實現(xiàn)上述目的，采用以下技術方案:一種適用于物理教學諧振腔可調的氦氖激光模式分析實驗系統(tǒng)，包括底座、分別沿底座的長度方向設置的半外腔氦氖激光器、輸出鏡、共焦球面掃描干涉儀、高速光電放大探測器以及分別置于底座外的激光電源、鋸齒波發(fā)生器、數(shù)字示波器；所述激光電源用于為所述半外腔氦氖激光器提供電壓；所述鋸齒波發(fā)生器中的鋸齒波電壓加在所述共焦球面掃描干涉儀的壓電陶瓷上；所述高速光電放大探測器接收通過共焦球面掃描干涉儀中的光并轉換成電信號，傳輸電信號到所述數(shù)字示波器；所述數(shù)字示波器用于顯示經(jīng)掃描和放大后的氦氖激光器的頻譜圖及鋸齒波信號。
[0005]優(yōu)選地，所述高速光電放大探測器內有高速硅PIN光電二極管及放大電路。
[0006]優(yōu)選地，所述輸出鏡設置在輸出鏡調節(jié)架上，沿光軸移動輸出鏡調整架可實現(xiàn)氦氖激光腔長可調，輸出不同的縱模；轉動輸出鏡調整架的調節(jié)旋鈕，傾斜輸出鏡，既可調整氦氖激光輸出不同的橫模。
[0007]優(yōu)選地，所述共焦球面掃描干涉儀的透射光中心波長為632.8nm,自由光譜區(qū)在1500— 2000MHz，每伏電壓使腔長改變2.4—2.5nm。
[0008]優(yōu)選地，還包括一個直流偏置電源，用以改變對腔掃描的電壓的起點，協(xié)助調節(jié)，偏置電源的輸出電壓在0-200V內連續(xù)可調。
[0009]本實用新型的有益效果是:本實用新型結構簡單，便于學生快速調節(jié)，同時加深了學生對物理光學中的偏振、雙折射現(xiàn)象以及激光原理中的縱模、出光帶寬和模競爭效應的理解。把枯燥的物理問題變得形象有趣，同時讓學生了解物理光學原理是如何與激光技術相結合產生現(xiàn)象的。
【專利附圖】

【附圖說明】[0010]圖1是本實用新型的結構示意圖；
[0011]圖中:1.半外腔氦氖激光器；2.激光電源；3.輸出鏡；4.偏振片；5.鋸齒波發(fā)生器；6.共焦球面掃描干涉儀；7.高速光電放大探測器；8.光功率計；9.準直孔；10.準直激光；11.直流偏置電源；12.數(shù)字示波器；13.底座。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖及較佳實施例詳細說明本實用新型的【具體實施方式】。如圖1所示，一種適用于物理教學諧振腔可調的氦氖激光模式分析實驗系統(tǒng)，包括底座13、分別沿底座的長度方向設置的半外腔氦氖激光器1、輸出鏡3、偏振片4、共焦球面掃描干涉儀6、高速光電放大探測器7、準直孔9、準直激光10以及分別置于底座外的激光電源2、鋸齒波發(fā)生器
5、光功率計8、數(shù)字示波器12 ;所述激光電源2用于為所述半外腔氦氖激光器I提供電壓；所述鋸齒波發(fā)生器5中的鋸齒波電壓加在所述共焦球面掃描干涉儀6的壓電陶瓷上；所述高速光電放大探測器7接收通過共焦球面掃描干涉儀6中的光并轉換成電信號，傳輸電信號到所述數(shù)字示波器12，所述高速光電放大探測器內有高速硅PIN光電二極管及放大電路。所述輸出鏡3設置在輸出鏡調節(jié)架上，沿光軸移動輸出鏡調整架可實現(xiàn)氦氖激光腔長可調，輸出不同的縱模；轉動輸出鏡調整架的調節(jié)旋鈕，傾斜輸出鏡，既可調整氦氖激光輸出不同的橫模。
[0013]在本實用新型中，所述數(shù)字示波器12用于顯示經(jīng)掃描和放大后的氦氖激光器的頻譜圖及鋸齒波信號。本實驗系統(tǒng)采用的鋸齒波發(fā)生器5，電壓峰值在0-200V內連續(xù)可調，頻率周期0-20ms.可調。鋸齒波電壓加在共焦球面掃描干涉儀(6)的壓電陶瓷上，同時鋸齒波信號衰減100倍將輸?shù)綌?shù)字示波器X軸上作同步掃描信號。為便于觀察縱模序的中心波長在頻譜圖中的位置，使每一個縱模序中所有模能完整地展現(xiàn)在數(shù)字示波器上，增設一個直流偏置電源，用以改變對腔掃描的電壓的起點，協(xié)助調節(jié)。偏置電源的輸出電壓在0-200V內連續(xù)可調。所述共焦球面掃描干涉儀的透射光中心波長為632.8nm,自由光譜區(qū)在1500—2000MHz，每伏電壓使腔長改變2.4—2.5nm。用掃描干涉儀觀察激光器模式直觀、方便、對過程描述細致，特別的在確定模式所謂偏振特性，觀察頻率分裂和模競爭的過程中有不可代替的作用。此干涉儀適用于632.8nm波長，自由光譜區(qū)寬約為1800MHz。還包括一個直流偏置電源11，用以改變對腔掃描的電壓的起點，協(xié)助調節(jié)，偏置電源的輸出電壓在0-200V內連續(xù)可調。
[0014]使用時，1.用卡尺測量半外腔氦氖激光器I的腔長L，了解諧振腔反射鏡的曲率半徑Rl和輸出鏡3的曲率半徑R2。
[0015]2.開啟數(shù)字示波器12，使用雙線狀態(tài)工作。
[0016]3.開啟鋸齒波發(fā)生器5，時間間隔10~80mS，電壓50~100V。把此信號直接加到掃描干涉儀的壓電陶瓷上；從鋸齒波發(fā)生器有經(jīng)衰減100倍的輸出端引出信號并接至示波器的12上。
[0017]4.點燃被測半外腔氦氖激光器1，調整輸出鏡3使激光束與共焦球面掃描干涉儀共軸。
[0018]5.放上高速光電放大探測器7，把接收到的信號輸送到數(shù)字示波器12的yl，改變12的衰減，使在波形在示波器熒光屏上的波形適中，為使波形穩(wěn)定，使數(shù)字示波器工作在12觸發(fā)狀態(tài)。
[0019]6.待測激光器輸出穩(wěn)定后，用數(shù)字示波器的記憶功能將頻譜波形存儲下來。
[0020]7.測量相鄰縱模之間的距離和以TEMOO模為基準的橫模間距。
[0021]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種適用于物理教學諧振腔可調的氦氖激光模式分析實驗系統(tǒng)，包括底座、分別沿底座的長度方向設置的半外腔氦氖激光器、輸出鏡、共焦球面掃描干涉儀、高速光電放大探測器以及分別置于底座外的激光電源、鋸齒波發(fā)生器、數(shù)字示波器；所述激光電源用于為所述半外腔氦氖激光器提供電壓；所述鋸齒波發(fā)生器中的鋸齒波電壓加在所述共焦球面掃描干涉儀的壓電陶瓷上；所述高速光電放大探測器接收通過共焦球面掃描干涉儀中的光并轉換成電信號，傳輸電信號到所述數(shù)字示波器；所述數(shù)字示波器用于顯示經(jīng)掃描和放大后的氦氖激光器的頻譜圖及鋸齒波信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的適用于物理教學諧振腔可調的氦氖激光模式分析實驗系統(tǒng)，其特征在于:所述高速光電放大探測器內有高速硅PIN光電二極管及放大電路。
3.根據(jù)權利要求1所述的適用于物理教學諧振腔可調的氦氖激光模式分析實驗系統(tǒng)，其特征在于:所述輸出鏡設置在輸出鏡調節(jié)架上，沿光軸移動輸出鏡調整架可實現(xiàn)氦氖激光腔長可調，輸出不同的縱模；轉動輸出鏡調整架的調節(jié)旋鈕，傾斜輸出鏡，既可調整氦氖激光輸出不同的橫模。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的適用于物理教學諧振腔可調的氦氖激光模式分析實驗系統(tǒng)，其特征在于:所述共焦球面掃描干涉儀的透射光中心波長為632.8nm,自由光譜區(qū)在1500— 2000MHz，每伏電壓使腔長改變2.4—2.5nm。
5.根據(jù)權利要求4所述的適用于物理教學諧振腔可調的氦氖激光模式分析實驗系統(tǒng)，其特征在于:還包括一個直流偏置電源，用以改變對腔掃描的電壓的起點，協(xié)助調節(jié)，偏置電源的輸出電壓在0-200V內連續(xù)可調。
【文檔編號】G09B23/22GK203520734SQ201320586481
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年9月22日 優(yōu)先權日:2013年9月22日
【發(fā)明者】楊春寧 申請人:天津港東科技發(fā)展股份有限公司