SPRAWOZDANIE Z PRZEDMIOTU Optoelektronika.
Temat ćwiczenia: Analiza widma promieniowania lasera He-Ne.
Skład zespołu:		Rok: IV Grupa Zespół
	Ocena :		Podpis :

1)Budowa lasera He-Ne.

Podstawową częścią urządzenia jest rura wyładowcza napełniona rozrzedzonymi gazami, w której zachodzą wyładowania elektryczne zasilane z generatora wielkiej częstotliwości. Ośrodkiem czynnym w laserze jest mieszanina helu i neonu, przy czym elementem laserotwórczym są atomy neonu.

2) Teoria.

Do analizy widma promieniowania laserów gazowych małej mocy stosowane są sferyczne skanujące interferometry Fabry-Perota. Spektrometry te wyróżniają się wysoką zdolnością rozdzielczą, która umożliwia obserwację struktury modowej promieniowania laserowego. Głównym powodem użycia sferycznych interferometrów skanujących do badania promieniowania laserowego jest to, że światło emitowane przez większość zwykłych laserów nie jest idealnie monochromatyczne. Wiązka lasera gazowego zawiera kilka dyskretnych częstotliwości optycznych odległych w skali częstotliwości o wartości rzędu 10⁶ - 10⁹ Hz. Występowanie różnych częstotliwości optycznych związane jest z różnymi modami wzbudzanymi w generatorze kwantowym. W praktyce wyróżniane są dwa typy modów laserowych: mody podłużne różniące się między sobą tylko częstotliwością i mody poprzeczne, różniące się nie tylko częstotliwością, ale także rozkładem pola w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku. Podstawowym podzespołem analizatora widma promieniowania laserowego jest przestrajany interferometr Fabry-Perot. W skład interferometru wchodzą dwa jednakowe zwierciadła oddalone od siebie o odległość D równą ich promieni krzywizny. Jedno ze zwierciadeł interferometru przymocowane jest do elementu piezoelektrycznego Pc z otworem, przez który wiązka laserowa opuszcza interferometr i pada na fotodetektor Fd. Sygnał z fotodetektora jest podawany na wejście oscyloskopu, natomiast grubość piezoelektryka, a więc i długość interferometru D jest cyklicznie liniowo zmienna (przestrajana) napięciem piłokształtnym podstawy czasu oscyloskopu.

WIDMOWA CHARAKTERYSTYKA TRANSMISJI INERFEROMETRU

NA TLE WIDMA PROMIENIOWANIA LASERA

Widmo częstotliwości rezonansowych interferometru Fabry-Perot'a (tzn. takich, dla których w rezonatorze o długości D mieści się całkowita liczba półfal) składa się z jednakowo od siebie odległych wartości Dn_FP=c/2D częstotliwości. Dla tych częstotliwości transmisja interferometru T, niezależnie od wartości R jest równa 1 (przy założeniu bezstratnego rezonatora). Od wartości współczynnika odbicia zwierciadeł R zależy natomiast szerokość pasm transmisyjnych δv_FP zdefiniowana dla T=0,5 wg zależności:

Interferometr Fabry-Perot'a działa, więc jak cykliczny, wąskopasmowy filtr transmisyjny o rosnącej wraz z R selektywności. Bezwzględna wartość częstotliwości rezonansowych interferometru v_FP jest ściśle związana z długością rezonatora D:

m- liczba półfal

Amplituda napięcia podstawy czasu jest tak dobrana, aby uzyskać przesunięcie pasm transmisyjnych o wartość zbilżoną do Δv_FP (odpowiada to zmianie długości interferometru o λ/2) zaś odległość D w ten sposób, aby zakres Δv_FP przekraczał zakres generacji lasera Δv_L W ten sposób uzyskujemy liniowe cykliczne „przemiatanie” wąskiego pasma inetrferometru wzdłuż całego pasma widma emitowanego przez laser.

3) Opis ćwiczenia.

a) Schemat układu pomiarowego:

4) Wnioski.

Przeprowadzone ćwiczenie pozwoliło nam zapoznać się z widmem promieniowania lasera He-Ne. Stosując się do zaleceń prowadzącego zajęcia i tych zawartych w dostępnym opisie ćwiczenia udało nam się otrzymać charakterystyki zbliżone do zakładanych, tzn wiązka lasera gazowego zawierała kilka dyskretnych częstotliwości optycznych odległych w skali częstotliwości. Występowanie tych różnych częstotliwości optycznych związane jest z różnymi modami wzbudzanymi w generatorze kwantowym.

---