He-Ne激光器纵模分析实验.pdf

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1、第32卷第2期2010年4月光学仪器OPTICAI。INSTRUMENTSV01．32，No．2April，2010文章编号：1005—5630(2010)02—0029—05He—Ne激光器纵模分析实验*董祥美，方宝英，陈家璧(上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海200093)摘要：为了很好地验证纵模频率间隔与激光谐振腔长度之间的关系，实验中改变光学谐振腔的长度，纵模频率间隔相应地发生改变，把某一腔长下的纵模频率通过共焦球面扫描干涉仪将激光器模式输出到示波器进行显示。通过对示波器显示的频率一时间图进行分析，可以测出一定腔长下激光纵模的频率间隔，该测

2、量值与理论计算值基本一致。关键词：H}Ne激光器；纵模；模式分析；谐振腔中图分类号：TN241文献标识码：Adoi：10．3969／j．issrL1005—5630．2010．02．007AnalyticalexperimentoflongitudinalmodeforHe-NelaserDONGXiangmei，FANGBaoying，CHENJiabi(SchoolofOptical—ElectricalandComputerEngineering，UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai

3、200093，China)Abstract：Tobettertesttherelationshipbetweenthefrequencyintervalof10ngitudinalmodeandthelengthofthelaserresonator．Inthisexperiment，whenthelengthoflaserresonatorischanged，thefrequencyintervalischangedaccordingly．Themodefrequenciesinacertain1engtharetogetherinputintoasca

4、nninginterferometerandthenoutputonebyone。formingafrequency-timegraphonanoscilloscope．Thefrequencyintervaloflaserresonatorwithcertainlengthcanbemeasuredandcalculated．Thevaluesofexperimentarebasicallyconsistenttothetheoreticalcalculation．Keywords：He-Nelaser；longitudinalmode；modeanal

5、ysis；resonator引言激光模式是激光技术应用中的一个重要的基本概念，在诸多激光器的生产和应用中，都需要先知激光器的模式，例如：在精密测量、全息技术等工作需要基横模输出的激光器，而在激光稳频和激光测距工作中，不仅需要基横模而且需要单纵模运行的激光器[1]。然而，激光模式所涉及的理论性很强，理论课讲到的结论一般是通过复杂的数学推导得到的，很抽象，必须借助实验环节，而且不能像传统激光实验那样，仅把激光作为一特殊光源，更侧重于该优质光源的应用，应该把激光器打开，在严格的实验条件下，通过对激光器内部的各组成器件进行调节分析，才能深刻地理解激光模式概念，以便

6、更好地进行模式分析，掌握模式选择。。收稿日期：2009-09-05基金项目：上海市科学技术委员会重点基础研究项目(07JCl4056)；上海市教育发展基金资助项目(2007CG61)；上海市重点学科建设资助项目($30502)作者简Or：董徉美(1977一)，女，湖北郧县人，中级实验师，博士研究生，主要从事信息光学、光电检测方面的研究。·30·光学仪器第32卷1实验原理激光模式分析包括对激光横模的分析和纵模的分析。激光横模就是指在光学谐振腔中存在的稳定的横向场分布，用一个屏接收激光器输出的光束时，可以直接用人眼观察到横向场上的光强分布情况。有的激光器输出一

7、个对称的圆形光斑，有的激光器输出一些形状更为复杂的光斑。激光纵模就是指在光学谐振腔内形成的轴向稳定的驻波场，每一列驻波称为一个纵模，不同的驻波具有不同的频率。对于一光学谐振腔，其究竟存在着什么样横模花样，究竟存在着多少个稳定的纵模，这就需从激光谐振腔理论导出腔内电磁场TE!M，．。模式频率公式(圆形镜)[2]：，广1]‰=者lq+音(m+2n+1)l(1)厶肌L厶一式(1)中，卢为增益介质折射率，L为谐振腔长，C为真空光速，m、咒为横模阶次，即在垂直于腔轴2的xy平面上光场分布出现的节线数。沿X轴方向节线数为m，沿y轴方向节线数为咒。q为纵模阶次，即驻波场

8、沿腔轴的波腹个数。由上式可见，同一横模、两个相邻纵模的频率间隔为：