ЛАБОРАТОРНЫЙ МАКЕТ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ И ДЕМОНСТРАЦИИ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛАЗЕРА Советский патент 1995 года по МПК H01S3/00 

Изобретение относится к демонстрационным приборам по физике и электронике и может использоваться в учебном процессе.

Целью настоящего изобретения является улучшение дидактических возможностей путем демонстрации влияния плотности электромагнитного поля внутри резонатора и инверсной населенности Δ N на выходное излучение.

Схематически заявляемый макет изображен на чертеже.

Лабораторный макет содержит приемник 1 лучистой энергии, спектральный прибор 2 для выделения узких участков спектра излучения, щель 3, поляризатор 4; кювету 5 с активным элементом лазера, например с газом; систему 6 возбуждения активного элемента, например преобразователь низковольтного напряжения в высоковольтное. Между системой 6 возбуждения активного элемента и кюветой 5 включен измеритель 7 мощности накачки, например миллиамперметр, измеряющий силу тока разряда, пропорциональную мощности накачки. Регулировка мощности накачки может быть осуществлена, например, потенциометром 8.

В боковой стенке кожуха излучателя, содержащего зеркала 9 и кювету 5 с активной средой, выполнено отверстие, через которое в активную зону резонатора вводят оптический фильтр 10 с изменяющимся коэффициентом поглощения. Перемещение фильтра в резонаторе осуществляется микрометрическим винтом 11. Каждому делению барабана микрометрического винта соответствует определенный коэффициент поглощения излучения (график).

Макет работает следующим образом. Для получения стимулированного излучения из резонатора ОКГ 9 при помощи механизма 11 выводят оптический фильтр 10 поглотителя и регулятором 8 мощности накачки, измеряя прибором 7, устанавливают максимальную энергию накачки системы 6. При помощи приборов 1-4, входящих в макет, измеряют параметры и характеристики излучения: спектр, поляризацию, угловую расходимость, когерентность, и, исходя из них, дают заключение о том, что излучение носит стимулированный характер. Затем снимают зависимость интенсивности излучения (стимулированного) I от мощности накачки М.

Величина мощности накачки (от нуля до максимальной) изменяется при помощи регулятора мощности накачки 8 и измеряется с помощью миллиамперметра 7.

Интенсивность стимулированного излучения измеряется при помощи приемника 1.

Экспериментальная кривая может быть аппроксимирована формулой
l = где К - коэффициент пропорциональности,
М_п - пороговое значение мощности накачки (тока).

Так как мощность накачки в основном расходуется на возбуждение атомов, то скорость образования населенностей Δ N пропорциональна ей. Линейная зависимость I(М) позволяет сделать вывод, что интенсивность стимулированного излучения пропорциональна инверсной населенности рабочих уровней, т.е. подтвердить экспериментально правильность формулы (1). Кроме того, из полученной зависимости следует, что существует пороговый уровень накачки возникновения стимулированного излучения М_п.

С помощью механизма 11 внутрь резонатора медленно вводится оптический фильтр 10 с изменяющимся коэффициентом поглощения излучения, уменьшая тем самым добротность резонатора, а значит, и объемную плотность излучения ρ . При фиксированных положениях фильтра в резонаторе по шкале определяют величину коэффициента поглощения излучения α и измеряют параметры излучения. Необходимо обратить внимание на спектр излучения активной среды ОКГ. Из всех линий спектра излучения только одна линия изменяет свою интенсивность при введении в резонатор фильтра-поглотителя. Эту линию можно классифицировать как линию стимулированного излучения и для нее установить экспериментальным путем зависимость интенсивности от коэффициента поглощения I( α ). На этой кривой явственно наблюдается порог появления стимулированного излучения, а зависимость позволяет сделать вывод, что интенсивность стимулированного излучения I ≈ ρ , т.е. подтвердить выражение (1).

Таким образом, в результате работы макета экспериментальным путем можно установить и продемонстрировать условия существования стимулированного излучения и зависимость интенсивности (и других параметров и характеристик) от ρ,Δ N, тем самым раскрыть принцип работы лазера.

Сущность изобретения: лабораторный макет содержит приборы для измерения параметров лазерного излучения, источник тока для возбуждения рабочей среды и активный элемент лазера, помещенный между двумя зеркалами оптического резонатора. Внутрь рабочей зоны резонатора введен фильтр с изменяющимся коэффициентом поглощения. Фильтр снабжен механизмом его введения в резонатор и шкалой, показывающей величину коэффициента поглощения излучения. Источник тока содержит регулятор и измеритель мощности уровня накачки. 1 ил.

ЛАБОРАТОРНЫЙ МАКЕТ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ И ДЕМОНСТРАЦИИ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛАЗЕРА, содержащий активный элемент, размещенный в оптическом резонаторе и подключенный к источнику тока, оптически связанные с резонатором поляризатор излучения лазера, оптическую щель и анализатор спектра лазерного излучения, отличающийся тем, что, с целью улучшения дидактических возможностей путем демонстрации влияния плотности электромагнитного излучения внутри резонатора на выходную мощность излучения, макет дополнительно содержит оптический фильтр с переменным пространственым поглощением, выполненный с возможностью его ввода в оптический резонатор посредством механизма перемещения, снабженного индикатором поглощения фильтра, при этом источник тока содержит регулятор и измеритель мощности уровня накачки.