腔内选频单纵模HeNe激光器.ppt

【腔内选频单纵模HeNe激光器】是一种特殊设计的激光设备，它主要用于科研领域，特别是光全息和高精度干涉、计量等需要极高单色性的应用。普通的HeNe激光器在高功率状态下会产生多个纵模，这不利于那些对激光颜色纯度要求极高的实验。腔内选频技术则能解决这一问题，通过在激光谐振腔内部加入特定的频率选择元件，确保激光只在一个特定的纵模下振荡，从而获得单色性极强的激光输出。 激光器的基本结构由三个主要部分组成：**增益介质**，通常是氦氖气体混合物，负责激光的产生；**谐振器**，包含两个反射镜，用于形成激光振荡的光学腔；以及**泵浦源**，通常采用直流电压，激发氦氖气体产生受激辐射。HeNe激光器的工作原理基于粒子数反转和激光谐振腔内的受激发射过程。 **腔内选频**是通过在谐振腔中加入如F-P标准具这样的频率选择元件，使得只有特定频率的光能够在腔内稳定振荡，从而实现单纵模输出。F-P标准具是一种具有精确光栅结构的光学元件，可以反射特定波长的光，而让其他波长的光通过。通过调整F-P标准具的位置，可以改变反射的波长，从而选择所需的激光纵模。 **扫频干涉仪**是用于测量激光器纵模的一种工具，它通过改变光源频率并观察干涉图样来确定激光的频率分布。自由光谱范围（FSR）是相邻两纵模之间的频率差，可以通过扫频干涉仪的输出信号计算得出。 在实验过程中，可能会遇到的难点包括如何使用内腔激光器调节外腔镜以实现外腔激光器的最大输出功率，以及如何优化扫频干涉仪和探测器的布局以获取清晰的测量信号。实验者需要掌握激光器的装调方法，包括调整F-P标准具以实现单纵模操作，以及使用扫频干涉仪观察和分析激光器的纵模特性。 对于思考题，单纵模激光器虽然只输出一个纵模，但并不意味着总的功率等于单个纵模功率除以总纵模数，因为模式竞争会导致功率分配不均。为了提高激光器的功率和频率稳定性，可以采用更精密的腔内选频技术，优化谐振腔设计，以及使用更稳定的泵浦源。 腔内选频单纵模HeNe激光器是一种高精度的光学设备，其设计和使用涉及激光物理学的多个方面，包括激光器的基本构造、腔内选频原理、激光模竞争现象以及谐振腔优化等。理解和掌握这些知识点对于从事相关研究或应用的人士至关重要。