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1、氦氖激光器的調(diào)腔實驗
（北京師范大學物理系）
摘要：本實驗分別通過準直法和十字叉絲法來調(diào)節(jié)諧振腔兩端腔鏡的位置，使 得兩個腔鏡平行且和毛細管垂直，發(fā)射激光，并通過統(tǒng)調(diào)法獲得最強激光。 理論：
激光器由激勵電流、增益介質(zhì)和諧振腔組成，如圖1。對He-Ne激光器而 言增益介質(zhì)就是在兩端封有布儒斯特窗的毛細管內(nèi)按一定的氣壓充以適當比例 的氦氖氣體，當氦氖混合氣體被電流激勵時，與某些譜線對應的上下能級的粒 子數(shù)發(fā)生反轉(zhuǎn)，使介質(zhì)具有增益。
介質(zhì)增益與毛細管長度、內(nèi)徑粗細、兩種氣體的比例、總氣壓以及放電電 流等因素有關。對諧振腔而言腔長要滿足頻率的駐波條件，諧振腔鏡的曲率半 徑要滿足腔的穩(wěn)定條件。
2、總之腔的損耗必須小于介質(zhì)的增益，才能建立激光振 蕩。由于介質(zhì)的增益具有飽和特性，增益隨激光強度增加而減小。初始建立激 光振蕩時增益大于損耗，隨著激光的增強而增益逐漸減小直到增益等于損耗時 才有持續(xù)穩(wěn)定的振蕩。
圖1激光器原理圖
實驗內(nèi)容：
1. 清洗鏡頭
在清洗鏡頭時候可以通過腔鏡的具體情況選擇合適的清洗方法，首先應用 洗耳球吹去鏡頭上的灰塵等顆粒物，對于軟膜我們采用拖曳的方法，首先將鏡 頭放置在水平的桌面上，取一張鏡頭紙并將光滑一面放置在鏡頭上，并且在此 之前確保不會用手去接觸光滑面，在擦鏡紙上接觸鏡頭的部位滴一到兩滴丙酮 試劑，輕輕拖曳擦鏡紙的一端直到整張擦鏡紙擦過鏡頭。
3、
混合液
i -：'} ■■'] g 餓頭紙
圖 2 軟膜清洗法
對于硬膜，洗耳球吹去鏡頭上的灰塵等顆粒物之后，將鏡頭著對折，如圖 用止血鉗夾住擦鏡紙，露出一段，在露出一端上滴一到兩滴丙酮，輕甩之后擦 拭鏡頭，擦拭的過程保證擦拭方向永遠朝著一個方向，不來回擦拭。
iljiiLik
對折好的齡頭烈
擦拭斤向*
圖 3 硬膜清洗法
2. 準直法調(diào)腔
用具：He-Ne激光器、準直激光器、貼有白紙的立板。
步驟：
（1） 通過上述方法清洗完鏡頭和布儒斯特窗后，打開準直激光器；
（2） 首先調(diào)節(jié)準直激光器的上下高度和俯仰角度，使得準直激光器打出來 的光與毛細管
4、的中心在同一水平線上；
（3） 將準直激光器固定在諧振腔一端的前段，將激光穿透整個毛細管，此 時可以調(diào)節(jié)準直激光器的橫向位移和左右偏移動，直到穿透的光打在對面的白 紙上呈現(xiàn)同心圓環(huán)狀；
（4） 裝上陰極反射鏡，調(diào)整反射鏡的左右偏轉(zhuǎn)和俯仰，使反射回的激光與 出來的激光重合出現(xiàn)在準直激光器鏡頭上的正中心；
（5） 裝上陽極反射鏡，調(diào)整反射鏡的左右偏轉(zhuǎn)和俯仰，使反射回的激光出 現(xiàn)規(guī)則的明暗變化；
(6) 關閉準直激光器，打開He-Ne激光器電源，觀察有無激光出現(xiàn)，如果
沒有可以先松動陽極反射鏡并輕微晃動，如果發(fā)現(xiàn)偶爾有激光出現(xiàn)則再次安裝
好陽極反射鏡并輕微調(diào)整陽極反射鏡，直到有激光出現(xiàn)，
5、如果無論如何晃動都
沒發(fā)現(xiàn)激光則證明陰極反射鏡沒有裝好或者之前的準直調(diào)節(jié)沒有調(diào)好，則重復 上述過程重新來調(diào)，直到有激光出現(xiàn)。
3. 十字叉絲法調(diào)腔
(1) 同準直法相同，按照實驗內(nèi)容一中的步驟清洗鏡頭，之后安裝好兩個 反射鏡；
(2) 打開激光器，使激光透過中心有小孔的十字叉絲，透過十字叉絲的中
心小孔觀察，首先會看到直徑相當于激光管直徑的藍色光圈，調(diào)節(jié)十字叉絲的
位置，直到藍色斑點的中心出現(xiàn)一針眼大小直徑的亮白色斑點；
(3) 固定住十字叉絲，用一光源照射十字叉絲，調(diào)節(jié)反射鏡的左右偏轉(zhuǎn)角
度和俯仰角度，使亮白色斑點正好位于反射鏡中十字叉絲像的中心；
(4) 調(diào)節(jié)另一端的反射
6、鏡，此時可以先晃動反射鏡，如果發(fā)現(xiàn)偶爾有激光 出現(xiàn)則安裝好該端反射鏡并輕微調(diào)整反射鏡，直到有激光出現(xiàn)。
4. 統(tǒng)調(diào)法調(diào)節(jié)激光器強度
(1) 用光電二極管功率計對準所產(chǎn)生的激光，慢慢的調(diào)試陽極反射鏡，使 其電流達到最大；
(2) 沿順時針調(diào)節(jié)陰極反射鏡 X 旋鈕，使其輸出電流達到最大值的一半。 調(diào)節(jié)陽極反射鏡的 X 旋鈕，看光電二極管顯示的電流與原來的最大值的關系， 若超過或等于原來的最大值，則按以上方向繼續(xù)調(diào)節(jié)，直至激光功率不再上升。 若小于原來的最大值，就反向調(diào)節(jié)，同樣調(diào)到激光功率不再上升。
(3) 用同樣的方法調(diào)節(jié)陽極和陰極反射鏡的 Y 旋鈕。 結(jié)論：通過準直法和十字叉絲法調(diào)節(jié)諧振腔兩端腔鏡的位置，使得兩個腔鏡平 行且和毛細管垂直，發(fā)射激光，并通過統(tǒng)調(diào)法獲得最強激光。
氦氖激光器的調(diào)腔實驗
