Лабораторный комплект "Принципы генерации лазерного излучения"

Сборка и юстировка экспериментального стенда
Запись и чтение голографических изображений небольших статических объектов
Эксперимент
Эксперимент
Эксперимент
Эксперимент

лабораторный комплект
Принципы генерации лазерного излучения

Одним из величайших достижений XX века можно по праву считать создание рукотворных «идеальных» источников оптического и радиочастотного излучения, ранее не существовавших в природе – лазеров и мазеров (стоит отметить, что космические природные мазеры в будущем всё же были открыты). Их отличительной особенностью стала когерентность, связанная с монохроматичностью и согласованностью фазы испускаемого излучения, а также высокая интенсивность эмиссии.

Нобелевская премия
исследования лазерно-мазерных эффектов

К числу ученых, внесших ключевой вклад в развитие лазерно-мазерных технологий на рубеже 50-х-60-х годов XX века следует отнести двух советских физиков Александра Прохорова и Николая Басова, а также трех американских физиков Чарльза Таунса, Артура Шавлова и Теодора Маймана (Майман впервые получил оптическую лазерную генерацию от рубинового лазера в 1960м году).

Нобелевская премия за исследования лазерно-мазерных эффектов была вручена Прохорову, Басову, Таунсу в 1964 году.

Предлагаемый учебный стенд, позволяет собрать и настроить простой твердотельный источник непрерывного лазерного излучения на основе кристалла Nd:YAG c центральной длиной волны эмиссии 1064нм.

В источнике используется классический резонатор Фабри-Перо, а продольная накачка на длине волны 808 нм осуществляется через заднее «глухое» интерференционное зеркало резонатора. Такой лазерный источник относится к так называемому DPSS типу лазеров (Diode-pumped solid-state laser). Отличительной особенностью лазеров подобного типа является высокая эффективность накачки, меньшие габариты и общая тепловая нагрузка.

Что входит в состав стенда?

В состав стенда входят следующие основные компоненты:

лазерный источник накачки (λ=808нм, P=400мВт); юстировочный пилотный лазер (λ=638 нм, P=10 мВт); активный элемент – кристалл Nd:YAG (Ø3х10 мм); заднее «глухое» зеркало резонатора (R₁₀₆₄>99%, R₈₀₈<5%, D=12,7 мм); выходное зеркало резонатора (R₁₀₆₄=80% D=12,7 мм), две юстировочные диафрагмы; выходной фильтр, блокирующий непоглощенную накачку (Long Pass, OD_200-938>5, T_962-2150>90%, D=25,4 мм), диодный измеритель мощности со встроенным ослабителем.

Критичные к юстировке оптические элементы, такие как зеркала резонатора, устанавливаются в прецизионных кинематических держателях, а вся оптическая система стенда собирается на оптической скамье.

Принцип работы стенда

Принцип работы экспериментальной установки следующий. В самом начале выставляется ориентация оптической оси, проходящей через центр активного элемента и зеркал резонатора, а также параллельность зеркал резонатора. Делается это с помощью юстировочного лазера и двух диафрагм (по основному лучу и обратным переотражениям). Затем устанавливается лазер накачки и фокусирующая линза, система настраивается таким образом, чтобы перетяжка излучения накачки приходилась точно на центр активного элемента.

После выполнения всех вышеперечисленных действий юстировочные диафрагмы демонтируются. Далее, после возникновения лазерной генерации происходит точная подстройка зеркал резонатора на максимум генерации. Оптическая мощность лазерной эмиссии регистрируется фотоприемником через отрезающий Long Pass фильтр для того, чтобы отсечь непоглощенное излучение накачки. Предварительно можно провести замеры мощности излучения накачки. Зная мощность излучения накачки и генерируемую оптическую мощность, можно определить КПД лазерного источника.

Комплектация лабораторного комплекта "Принципы генерации лазерного излучения"

JC-EDU-LG – Лабораторный комплект "Принципы генерации лазерного излучения"

Лабораторный комплект "Принципы генерации лазерного излучения"