氦氖激光器的调腔实验
实验 氦氖激光器的调整及光斑的测量 学习体会
实验氦氖激光器的调整及光斑的测量学习体会
应用物理2班曹朝榴 2014114025 关于氦氖激光器谐振腔调节，使激光输出，非常重要的前提就是分辨谐振腔是外腔式，还是半外腔式，才能选择十字光靶法和激光准直法中更为适合的一种方法。
本次实验使用的是半外腔式，所以使用激光准直法，能更为容易的调出激光。
在调节过程中，需要将已经调好的氦氖激光器放在导轨的另外一端，利用调节板的小孔调整氦氖激光器的方向，直至激光器出光方向与导轨平行。
紧接着按书上方法调整，直至出光为止。
因为激光是一条直线，且每个仪器透过的小孔都比较小，所以需要每个仪器都调整得高度精确。
就需要足够的耐心，并且非常仔细。
轻微的调节手扭，不断的透过小孔观察，因为耗时较长，且过程单一枯燥，所以极其容易失败，调节过程中应该克制住自己的急躁，静下心来，按照正确的方法调整激光。
氦氖激光器的调试实验
一、实验目的 1、了解 He-Ne 激光器的工作原理和基本结构； 2、掌握外腔式 He-Ne 激光器的 F-P 腔调节技术； 3、分析放电电流对激光输出功率的影响。
二、实验仪器 外腔式 He-Ne 激光器、准直光源，光学导轨，激光功率计，光阑，腔镜。
三、实验原理
一、激光原理概述 1 普通光源的发光——受激吸收和自发辐射 普通常见光源的发光（如电灯、火焰、太阳等的发光）是由于物质在受到外
9、调节泵浦电流的大小，使输出功率再次最大，此电流即为激光器的最佳 放电电流。
五：注意事项
1、He-Ne 激光器电源电压较高，应注意安全。 2、不要让氦氖激光射入眼睛。 3、加输出镜后，不要看氦氖激光器毛细管中的亮点，防止突然出光，损坏 眼睛。 4、不要碰光学元件的表面，防止损坏镀膜
He-Ne 气体激光器的
输出功率较小，He-Ne 气体激光器的输出功率只有 1 100mW，最常用的 25cm
的激光管，放电电流为 5mA,高压为 1500V，输出功率为 1.5mW，效率仅为 0.02％。
制作 He-Ne 气体激光器时，为了在有限的腔长内，尽可能获得较大的功率输出，
要选择最佳的放电条件。所谓最佳放电条件是指一定管径和管长的 He-Ne 气体
6、将曲率半径为 1m 的反射镜放在半外腔氦氖激光器的布儒斯特窗前，作为 输出镜。调节其上的水平和俯仰旋钮，使反射的准直氦氖激光返回光阑。
7、打开电流源，电流加到 10mA 左右，会发现有激光输出，若没有，稍微 调节一下输出镜，则会出光，还没有，就要按照前面的步骤重新仔细调节了。
8、激光调出来后，打开功率计，将功率计探头放在输出镜前，调节输出镜 使输出功率最大。
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类很多，He-Ne 气体
半内腔式氦氖激光器调谐实验报告
半内腔式氦氖激光器调谐实验报告示例文章篇一：哇塞！今天我们做了一个超级酷的实验——半内腔式氦氖激光器调谐实验！一进实验室，我就像一只好奇的小猫咪，东瞅瞅西看看。
老师把我们分成了几个小组，我和我的小伙伴们眼睛都放光啦，迫不及待地想要开始。
实验仪器摆在桌子上，那模样看起来可神秘啦！老师先给我们讲了一堆原理，什么共振啦，波长啦，听得我脑袋都有点晕乎乎的。
我心里直犯嘀咕：“这也太难懂了吧？”不过，老师讲完后，就让我们自己动手啦！我小心翼翼地摆弄着那些仪器，手都有点抖，生怕一不小心给弄坏了。
“哎呀，这个该怎么弄呀？”我着急地问旁边的小伙伴。
“别慌，咱们慢慢研究。
”小伙伴安慰我道。
我们一边对照着实验步骤，一边互相商量。
这感觉就像在走一条充满迷雾的小路，每一步都充满了未知和挑战。
在调谐的过程中，那激光的颜色一会儿红一会儿绿，就像个调皮的小精灵在跟我们捉迷藏。
“这到底是咋回事呀？”我忍不住大喊。
小伙伴笑着说：“别着急，说不定这是正常现象呢！”经过好一番折腾，我们终于有了点眉目。
看着那稳定的激光，我心里别提多高兴啦，就像在黑暗中找到了一束温暖的光。
其他小组也都忙得热火朝天，有的在欢呼，有的在皱眉思考。
整个实验室里充满了紧张和兴奋的气氛。
“难道我们就这样成功啦？”我还有点不敢相信。
小伙伴拍了拍我的肩膀说：“你看，这不就成功了嘛！”通过这次实验，我深深地感受到，科学实验就像一场刺激的冒险，虽然过程中会遇到很多困难，但是当你最终克服它们，看到成果的时候，那种喜悦简直无法用言语来形容！我觉得呀，做实验就像爬山，一路上会很累，会遇到荆棘，但当你站在山顶，看到美丽的风景时，一切都值了！这次半内腔式氦氖激光器调谐实验，让我对科学的热爱又多了几分！示例文章篇二：哎呀呀，我一个小学生，居然要写半内腔式氦氖激光器调谐实验报告，这可真是个大挑战呢！那天，我们一群小伙伴在实验室里，准备开始这个神奇的实验。
老师一进门就笑着说：“孩子们，今天咱们要探索神秘的激光世界啦！”我们都兴奋得不行，眼睛瞪得大大的，就像看到了超级大糖果一样。
He-Ne激光器谐振腔调整和激光特性的测量
实验一：He-Ne 激光器谐振腔调整和激光特性的测量一、实验目的：1.了解He-Ne 激光器的构造。
2. 观察并测量He-Ne 激光器的功率、发散角等特性参数。
3. 调整谐振腔一端的反射镜，观察谐振腔改变后He-Ne 激光器性能参数的变化。
4. 了解外腔He-Ne 激光器的偏振态。
5. 通过光栅方程来验证He-Ne 激光的波长。
二、实验内容：1. He-Ne 激光器发散角测量由于远场发散角实际是以光斑尺寸为轨迹的两条双曲线的渐近线间的夹角，所以我们应延长光路以保证其精确度，此时需要在前方放置反射镜。
可以证明当距离大于λωπ207时所测的全发散角与理论上的远场发散角相比误差仅在1%以内。
（1）确定和调整激光束的出射方向，放置一个反射镜来延长光路。
（2）在光源前方L1处用光功率计检测，在与光轴垂直的某方向延正负轴测量并绘出光功率/位移曲线。
（3）由于光功率/位移曲线是高斯分布的，定义Pmax/e2为光斑边界，测量出L1位置的光斑直径D1。
（4）在后方L2处用光功率计同样测绘光强/位移曲线，并算出光斑直径D2。
（5）由于发散角度较小，可做近似计算，θ2=D2-D1/L2-L1,便可以算出全发散角2θ。
2 .利用光栅方程验证波长。
He-Ne 激光器的波长是623.8nm, 通过光栅方程可以验证激光器的波长值。
观察衍射图样，统计出衍射级数j 。
根据三角公式，计算出衍射角θ。
由于光栅常数d 已知，根据光栅方程可以计算出激光波长。
),2,1,0(sin ±±==j j d λθ1. 观察He-Ne 外腔激光器模型，了解各部分构造及工作原理。
He-Ne 激光器的组成包括有：共振腔（由放电毛细管和反射镜组成）、工作物质（有氦氖气体按一定比例组成）、放电电源（通常多采用直流高压电源）。
当氦氖激光器的电极上加上几千伏的直流高压后，管内就产生辉光发电，对工作物质进行激励从而引起受激辐射，经共振腔进行光放大以后，即产生激光输出。
开腔He—Ne激光器谐振腔四步目测调节法
的 调节是 一 个 比较 困难 的 问题 。 方 面 有 关 激 光 一 原理 、 光 器 件 的教 科 书［６上 没 有 提 到具 体 调 激 ３］ ＿ 节方 法 ， 另一 方 面仪 器 使 用 说 明 书上 的 内容 太 过 专 业 ， 时需要 借 助 阿贝望 远镜 、 有 同轴小 孑 等辅 助 Ｌ 仪 器 ， 节过 程 比较 复 杂 ， 调 不易 掌 握 。 因此 本 文 针
１ 谐 振 腔 的认 识
开腔 ＨｅＮｅ － 激光器 主要 由两 个带 调节 支 架 的 反 射镜 、 光放 电管 及 电源 、 直 激 光器 、 激 准 滑轨 、 功
率 计等部 件组成 。 － 激 光器 由于采用 毛 细管 放 ＨｅＮｅ
收 稿 日期 ： ０ ９１ －４ ２ ０ —１２
第 １ ： 步 调节 全反 凹面镜 首 先将 凹面 镜 和准直 激 光器放 人 滑轨 两端 并 锁紧， 图 １ 如 所示 ， 直激 光器 一端 应 留有较 大 的 准
空间， 因为激光会从这个方 向输 出， 以便放置其他 测量设备。 然后打开准直激光器 ， 使得激光光斑能
开 腔 ＨｅＮｅ 光 器 谐 振 腔 四步 目测 调 节 法 － 激
够照射到反射镜的中央位置， 如果准直光斑不在
中央 ， 以适 当 调 节 准 直 激 光 器 的 Ｘ Ｙ 调 节 旋 可 ＿
第２ ３卷第 ２期 来自大学物
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实
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２１ ０ ０年 ４月
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文 章编 号 ：Ｏ ７２ ３ （Ｏ Ｏ Ｏ —Ｏ ９Ｏ ｌＯ —９ ４ ２ １ ） ２０ ３ 一３
激光技术调节实验报告
一、实验目的1. 了解激光技术的基本原理和激光器的工作机制。
2. 掌握激光器的调节方法，包括激光束的准直、聚焦、模式分析等。
3. 通过实验，加深对激光技术在实际应用中的理解和应用。
二、实验原理激光技术是20世纪60年代发展起来的一门高新技术，具有高亮度、高方向性、高单色性等特点。
激光器是产生激光的核心设备，其工作原理是利用受激辐射原理，通过光学谐振腔放大光波。
三、实验仪器与设备1. 氦氖激光器2. 光具座3. 分光计4. 平行光管5. 毛玻璃屏6. 望远镜7. 激光束扩束器8. 聚焦镜四、实验内容与步骤1. 激光器调节（1）连接激光器与光具座，确保连接牢固。
（2）打开激光器电源，预热5-10分钟。
（3）调整激光器输出功率，使激光束亮度适中。
（4）将平行光管放置在激光束的出射端，调整平行光管的光轴与激光束的出射方向一致。
2. 激光束准直（1）将望远镜放置在光具座上，调整望远镜的光轴与激光束的出射方向一致。
（2）观察望远镜中的激光束，调整望远镜的位置，使激光束在望远镜中形成清晰的点。
（3）记录激光束的准直情况，分析激光束的准直度。
3. 激光束聚焦（1）将聚焦镜放置在光具座上，调整聚焦镜的位置，使激光束在聚焦镜处形成焦点。
（2）观察聚焦镜处的激光束，调整聚焦镜的位置，使激光束在聚焦镜处形成清晰的焦点。
（3）记录激光束的聚焦情况，分析激光束的聚焦度。
4. 激光器模式分析（1）将毛玻璃屏放置在光具座上，调整毛玻璃屏的位置，使激光束在毛玻璃屏上形成光斑。
（2）观察毛玻璃屏上的激光光斑，分析激光器的模式结构。
（3）记录激光器的模式结构，分析激光器的模式特性。
五、实验结果与分析1. 激光器调节通过实验，成功调节了激光器的输出功率，使激光束亮度适中。
调整平行光管和望远镜的位置，实现了激光束的准直。
2. 激光束聚焦通过实验，成功实现了激光束的聚焦，在聚焦镜处形成了清晰的焦点。
记录了激光束的聚焦情况，分析了激光束的聚焦度。
激光技术实验报告
实验一 氦氖激光系列实验一、实验内容：1、氦氖激光器的调节 2、氦氖激光器的输出功率 3、氦氖激光器发散角测量4、用共焦球面扫描干涉仪观察、分析、判断激光器的模式组成 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、激光功率指示仪、共焦扫描仪、示波器 三、实验原理及方法次为例）10/1010∑==i i P P其中：0P 为十次测量的平均值。
激光器功率漂移=η%100/0⨯∆P P 其中2/)(min max P P P -=∆固定输出镜，调至出光，旋转输出镜俯仰倾斜旋钮，结合功率计，将其输出调至最大。
打开激光器电源并预热20～30分钟，将激光器光束对准激光功率指示仪探头中心位置，每隔10分钟记录一次，测量氦氖激光器的输出功率随时间变化曲线。
3. 用刀口法可以测定光斑的大小和验证光斑的光强分布是高斯分布。
实验中使刀口平行于y 轴，沿垂直于x 轴方向移动当刀口缓慢推入光束时，设刀口挡住了a x ≤的所有点。
未被刀口挡住而通过的光功率P 用余误差函数表示为：)2(2),(0a Werfc P dxdy y x I P a==⎰⎰ 如果先用刀口把光束全部挡住，然后把刀口缓慢拉出时，未被刀口挡住而通过的光功率可用相应的误差函数表示。
)exp(),(2220σy x p y x I +-=)2(210σaerfc p p = 其中2/W =σ是数理统计中的标准偏差。
根据上式作出的归一化高斯分布和相对功率与刀口位置关系曲线如下图所示可以证明，相对功率为0.25和0.75的点分别位于高斯分布曲线极大值两侧，其距离σ6745.0=p e 。
所以从由实验得到的相对功率与刀口位置的关系曲线就可确定p e 的值。
算出σ值后就可计算P/0P 的理论值，进行曲线拟合。
如果拟合的好，就证明基横模光强是高斯分布。
用p e 的值可以计算光斑大小：)2(4826.1p e W = )2(7456.12/1p e D =如图所示，将刀口位于激光光斑边缘位置，并将功率计置于刀口后面来测量未被刀口挡住的激光光功率。
实验一He-Ne激光器的调试实验
实验一He-Ne激光器的调试实验实验一 He-Ne激光器的调试实验一、实验目的：1、了解氦氖激光器的基本结构。
2、掌握氦氖激光器的工作原理。
3、学会用各种方法进行激光器的调节。
二、实验原理：从1960年代激光器问世以来，各种类型的激光器相继研制成功，并因它所具有的独特的性能一一高亮度、良好的方向性，单色性，相干性被广泛应用_工业、农业、国防、计量、医疗等行业。
其中气体激光器是目前种类最多，应用最广泛的一类激光器。
而氦氖激光器又在气体激光器中最具有代表性,它制作容易, 运作可靠，所以我们就以氦氖激光器为典型实例进行结构分析和实验。
激光器一般具有三个组成部分：工作物质（增益介质),谐振腔（光学共振腔)，激励能源。
氦氖激光器的工作物质为纯度大于99.99%的氦气和氖气。
其中氖气是能激发出激光的气体，而氦气则是提供光放大条件（产生粒子数反转）的气体。
他们按一定的比例，一定的压强充入用玻璃制作的放电管内。
为了提髙能量使气体点燃，在其上面安装阳极和阴极。
谐振腔主要由腔体、反射镜、毛细管构成，他们的组合，共同保证光在腔体内振荡放大，最终获得激光输出其技术要求是:毛细管（放电管）的直度，两个反射镜的平行度和反射镜片与毛细管的垂直度。
毛细管不仅直度要求严格，其内径尺寸也有特殊要求。
反射镜共有两片，其一片是全反的凹面镜，反射率优于 99.85%；另一片是一定透过率的平面镜，反射率约98.5%。
、氦氖激光器的激励能源一般是直流髙压电，称之为氦氖激光器电源。
它将使用220V交流电变换成直流高压，并根据气体放电的特点，实现高压电的正常运转。
氦氖激光器的电参数是：启辉（点燃）电压，工作电压和最佳工作电流。
启辉电压高于工作电压，实验用的激光器的启辉电压为4500V,工作电压约1200V, 最佳工作电流约5mA.调整方法：对激光器进行调整，实际就是有针对性地调整其毛细管直度、两个反射镜之间的平行度、毛细管与反射镜的垂直度（以下简称直度、平行度、垂直度), 使激光器处于最佳状态，获得满意的性能指标。
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氦氖激光器的调腔实验
（北京师范大学物理系）
摘要：本实验分别通过准直法和十字叉丝法来调节谐振腔两端腔镜的位置，使得两个腔镜平行且和毛细管垂直，发射激光，并通过统调法获得最强激光。
理论：
激光器由激励电流、增益介质和谐振腔组成，如图1。
对He-Ne激光器而言增益介质就是在两端封有布儒斯特窗的毛细管内按一定的气压充以适当比例的氦氖气体，当氦氖混合气体被电流激励时，与某些谱线对应的上下能级的粒子数发生反转，使介质具有增益。
介质增益与毛细管长度、内径粗细、两种气体的比例、总气压以及放电电流等因素有关。
对谐振腔而言腔长要满足频率的驻波条件，谐振腔镜的曲率半径要满足腔的稳定条件。
总之腔的损耗必须小于介质的增益，才能建立激光振荡。
由于介质的增益具有饱和特性，增益随激光强度增加而减小。
初始建立激光振荡时增益大于损耗，随着激光的增强而增益逐渐减小直到增益等于损耗时才有持续稳定的振荡。
图1 激光器原理图
实验内容：
1.清洗镜头
在清洗镜头时候可以通过腔镜的具体情况选择合适的清洗方法，首先应用洗耳球吹去镜头上的灰尘等颗粒物，对于软膜我们采用拖曳的方法，首先将镜头放置在水平的桌面上，取一张镜头纸并将光滑一面放置在镜头上，并且在此之前确保不会用手去接触光滑面，在擦镜纸上接触镜头的部位滴一到两滴丙酮试剂，轻轻拖曳擦镜纸的一端直到整张擦镜纸擦过镜头。
图2 软膜清洗法
对于硬膜，洗耳球吹去镜头上的灰尘等颗粒物之后，将镜头着对折，如图，用止血钳夹住擦镜纸，露出一段，在露出一端上滴一到两滴丙酮，轻甩之后擦
拭镜头，擦拭的过程保证擦拭方向永远朝着一个方向，不来回擦拭。
图3 硬膜清洗法
2.准直法调腔
用具：He-Ne激光器、准直激光器、贴有白纸的立板。
步骤：
（1）通过上述方法清洗完镜头和布儒斯特窗后，打开准直激光器；
（2）首先调节准直激光器的上下高度和俯仰角度，使得准直激光器打出来的光与毛细管的中心在同一水平线上；
（3）将准直激光器固定在谐振腔一端的前段，将激光穿透整个毛细管，此时可以调节准直激光器的横向位移和左右偏移动，直到穿透的光打在对面的白
纸上呈现同心圆环状；
（4）装上阴极反射镜，调整反射镜的左右偏转和俯仰，使反射回的激光与出来的激光重合出现在准直激光器镜头上的正中心；
（5）装上阳极反射镜，调整反射镜的左右偏转和俯仰，使反射回的激光出现规则的明暗变化；
（6）关闭准直激光器，打开He-Ne激光器电源，观察有无激光出现，如果没有可以先松动阳极反射镜并轻微晃动，如果发现偶尔有激光出现则再次安装
好阳极反射镜并轻微调整阳极反射镜，直到有激光出现，如果无论如何晃动都
没发现激光则证明阴极反射镜没有装好或者之前的准直调节没有调好，则重复
上述过程重新来调，直到有激光出现。
3.十字叉丝法调腔
（1）同准直法相同，按照实验内容一中的步骤清洗镜头，之后安装好两个反射镜；
（2）打开激光器，使激光透过中心有小孔的十字叉丝，透过十字叉丝的中心小孔观察，首先会看到直径相当于激光管直径的蓝色光圈，调节十字叉丝的
位置，直到蓝色斑点的中心出现一针眼大小直径的亮白色斑点；
（3）固定住十字叉丝，用一光源照射十字叉丝，调节反射镜的左右偏转角度和俯仰角度，使亮白色斑点正好位于反射镜中十字叉丝像的中心；
（4）调节另一端的反射镜，此时可以先晃动反射镜，如果发现偶尔有激光出现则安装好该端反射镜并轻微调整反射镜，直到有激光出现。
4.统调法调节激光器强度
（1）用光电二极管功率计对准所产生的激光，慢慢的调试阳极反射镜，使其电流达到最大；
（2）沿顺时针调节阴极反射镜X旋钮，使其输出电流达到最大值的一半。
调节阳极反射镜的X旋钮，看光电二极管显示的电流与原来的最大值的关系，
若超过或等于原来的最大值，则按以上方向继续调节，直至激光功率不再上升。
若小于原来的最大值，就反向调节，同样调到激光功率不再上升。
（3）用同样的方法调节阳极和阴极反射镜的Y旋钮。
结论：通过准直法和十字叉丝法调节谐振腔两端腔镜的位置，使得两个腔镜平行且和毛细管垂直，发射激光，并通过统调法获得最强激光。