氦氖激光器调节

本科学生综合性实验报告

学号：姓名：

学院：专业、班级：

实验课程名称：激光原理课程实验

教师：周海春

开课学期：2015 至2016 学年第一学期填报时间：2015 年 6 月15 日

云南师范大学教务处编印

氦氖激光器调节

一、实验目的：

1、掌握氦氖激光器出光原理

2、掌握氦氖激光器谐振腔的调节方法

二、实验仪器：

氦氖激光器，调节板，谐振腔反射镜，半内腔氦氖激光器，台灯（或其它光源，请用户自备）

三、实验原理：

在激光器内充有一定比例的氦气和氖气。封上以后，谐振腔A 被严格的固定在激光管管子上，谐振腔B 在管子外部，可以延光轴前后移动。当在激光器正、负极加直流高压时（一般3KV 以上），氖离子发生粒子数反转。当氖离子从高能级降到低能级时，将放出一束光。这两个谐振腔的反射镜一个反射率接近100％，即完全反射。另一个反射率约为98％。这束光被两个谐振腔进行多次反射后，经镀有反射率约为98%膜的一端射出，即为激光。

四、操作步骤

（一）十字光靶法（自准直法）

1、将半内腔氦氖激光器、谐振腔反射镜和调节板放到导轨上，如图3 所示。

（图3）

2、将半内腔氦氖激光器与激光器电源接好（注意：红色与红色相接，黑色与黑

色相接，切勿接反），打开电源，激光管发出橙红色的光。

3、将调节板有十字叉丝面对准激光器，并用光源（如用台灯）照亮十字线，在十字叉丝中间有一小孔，眼睛通过小孔，看到激光管的毛细管另一端，调节激光器调整架六个旋钮，被谐振腔A 反射到眼睛中的一个“小白点”（即眼睛、小孔、毛细管在一条直线上），如图4所示。

4、观察被谐振腔B 反射回的调节板的十字叉丝像的位置，此时的十字叉丝像可能在图5 的某一位置，调节谐振腔B 架后的两个螺丝，使十字叉丝完全落在小孔的正中间，见图6。这说明谐振腔反射镜与激光管管内的毛细管完全垂直，此时，应马上有激光射出。若谐振腔与毛细管光轴调节的范围大于λ/4 就不出激光，还需继续调节谐振腔的两个螺丝，直到谐振腔与毛细管光轴调节范围小于λ/4，

激光才能出来。

注意：在调节叉丝位置的时候，不能用眼睛一直观察，以免激光突然出射打伤眼睛。一定要先观察叉丝的位置，然后把眼睛离开小孔，在根据偏移方向进行调节。重复以上步骤，直至出光为止。

（二）激光准直法

1、将各元件按照图7 顺序摆放到导轨上。

（图7）

2、取下半内腔氦氖激光器与谐振腔反射镜。将氦氖激光器点亮，利用调节板的小孔调整氦氖激光器出光方向，直至激光器出光方向与导轨平行。

3、将半内腔氦氖激光器按照图7 所示放到导轨上（此时不放谐振腔反射镜），仔细调节调整架的6 个手钮，直至激光光束穿过半内腔氦氖激光器毛细管，并且后反射镜反射回的激光光点打到小孔中心位置。

4、打开半内腔氦氖激光器电源，放入谐振腔反射镜，将谐振腔反射镜反射激光光点打到调节板小孔中心位置，这时应该有激光发出。如果没有激光出射，可以微调谐振腔反射镜上两个手钮，直至出光为止。

（3）跟踪法：

此方法适用于垂直度失调，但失调度不大，有激光输出的情况。激光器虽然有激光输出，但功率并不高，再分别调节反射镜时，功率也不升高，达不到原功率指标。这是因为两个反射镜的平行度虽然已调好，但垂直度仍有很小的失调，此时虽有激光输出，但功率低，如图7。

图（8）

在调节反射镜时，无论调到哪一端，都会使功率下降。因为只要调节，首先破坏了两反射镜的平行度，则功率就会下降，仅调一端反射镜解决不了反射镜与毛细管轴的垂直度问题。

在此状态下，观察输出光斑图样，其图样不呈圆形，又不均匀，也不对称。

在上述情况，激光器的垂直度失调不大时，很难判断其失调的方位。由于有激光输出，可以用功率计监视调节。首先调节激光器尾端的一个旋钮，顺时针方

向旋转一个小角度，有意破坏其平行度，同时观察激光功率，使输出功率下降到原来调时功率值的1/4。然后再调节激光器前端所对应的那个旋钮，如果后端调节的是反射镜绕X轴转动的那个旋钮，则前端也应调节反射镜绕X轴转动的那个旋钮。实际是用前端镜片跟踪后端的镜片，来恢复两镜片的平行度。此时观察输出的功率值，如功率比原功率低，说明垂直度更差了，应改为逆时针旋动后端旋钮，前端再跟踪调节。如功率呈上升趋势，则继续跟踪调节，直至垂直度最佳，而平行度不被破坏，使功率达到最大值。用同样的方法调节另外的那对旋钮，使功率上升到最高值。要获得最佳的垂直度，需要用该方法对两组旋钮反复进行调整，最后达到激光功率最大。此时光斑图样也达到最佳，光强呈高斯型分布。

四、实验内容

1.开启激光器电源，使毛细管中的气体点燃，如谐振腔是正常状态，则有激光输出。

2.调节一端的反射镜旋钮，使之失调，即两个反射镜的平行度遭到破坏，则光不能在介质中来回反射放大，不能产生激光。

3.采用自准直（十字光靶法）调光实验。

4.继续调节，氦氖激光器的输出功率最大。

5.本次试验最终调节结果如下图