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发布时间:2022-09-15 18:53:39 来源:凡尔机械网

激光器模式测量方法

一台激光器是否实现了单模(横模或纵模)运转,其运转时是否稳定。都需要有一定的检测方法,现就一般常用的观测法予以介绍。

1.横模的直接观测法。众所周知,不同横模的光强在横截面上具有不同的分布。观测连续可见波段输出的激光器,只需在光路中放一光屏,横模形状将立即显现于屏上,可供观察与分析。

对于红外与紫外波段输出激光器件,可使用显像管。

红外激光束(如Nd3+:YAG,其λ==1.06um),经扩束后入射在显像管的接收面上,阴极接收光予以后发出光电子,经电子光学系统加速奔向阳极 并聚集在荧光屏上。荧光屏便显现出激光束横模的光强分布图案。对紫外光只需配用合适的阴极材料亦可适用。此方法十分简便,只需配用一台小功率直流高压电源 即可。也可用照相机拍摄不同时刻的横模图像以供研究。

观测横模还可直接拍照,可根据激光器的输出波长来选择感光底片。目前,不同波长的感光底片品种日益增多,因而给横模模式的观测提供了有利条件。

利用某种转换材料(使波长由长变短)制成薄片,可将红外光转换为可见光。这对一些中小功率的红光激光器观测其横模光斑图样十分方便。

上述各种直接观测法的特点是简便,但观测是粗略的,分辨能力不高。

2.光点扫描法测横模。此方法主要用来对连续输出的激光器进行观测。激光束(经扩束镜)扩大光斑后,投射到由电动机带动的转镜上,反施胶剂射后再投向一带有小孔光阑的光电探测器上,经电子线路放大后接示波器显示波形。

此法可将激光横模模式光强分布的二维图像变换到示波器上,显示出其相应的一维光强分布波形。若为基模,则示波器上呈现出光滑的高斯分布曲线。反之,示波 器上会出现两个以上的波峰对应于多横模状态。右面是示波器上观测到的波形,左面是与之相对应的横模光斑图样。此法对于判定基模比直接观测法好,缩小光阑, 波形清晰度可达相当高的程度,同时还加强了竞争力可监视激光横模随时间的变化(稳定状况),这是一种较常用的方法。

3.扫描干涉仪。此法是通过测量横模或纵模的频率来判定模式的。其分辨力可高达2.5×109。由谐振腔理论可知,该无源腔的谐振频率为:

vmnq=c/2L[q+1/π(1+m+n)cos-1(g1g2)1/2](1)

式中L为无源腔长,g1=1-L/R1,g2=1-L/R2,其中,R1和R2分别表示两反射镜的曲率半径,m和n为横模序数,q专业饲料为纵模序数。若使扫描 干涉仪的无源腔和待测激光光束匹配得当,需在无源腔内加小孔光阑,以增加高次横模的衍射损耗,那么扫描干涉仪的无源腔将只在基模(TEM00)谐振。此时 将m=n=0代光衰减器入上式可得:

v00q=c/2L[q+1/πcos-1(g1g2)1/2](2)

因此,只有待测激光束中满足频率条件式(2)的那些成分才现代配件能通过扫描干涉仪的无用标距的百分比表示源腔。

将无源腔的一反射镜与接通可调电压的压电陶瓷相连接,则可通过改变电压而使腔长变化,从而导致该无源腔所允许通过的激光频率发生变化。若此电压由示波器 的锯齿波扫描电压提供,即对激光允许通过的频率进行周期性扫描。如果激光有多个频率均落在扫描周期的频率范围内,则在此周期时间内,这些频率将随时间先后 通过无源腔,由光电探测器接收后,从示波器上显示出来。由此可见,用此法观测模式是十分清楚的。

为防止反射光重新回到待测激光器中去,在光路中加装由偏振器和1/4波片组成的光学隔离器,此隔离器只允许光束从左至右单向通过。

扫描干涉仪用于模式(横模及纵模)观测时,效果十分良好,如有模式中国塑料挤出机行业正朝着健康可坚持的进行迈进竞争、不稳定现象及各种因素对频谱的影响都能观测到,它是测光技术中一种重要的测量仪器。

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