розділ 2
методика дослідження енергетичних та спектрально-поляризаційних характеристик
випромінювання
газового лазера
методика дослідження випромінювання двомодового лазера
З моменту включення газового лазера в процесі його роботи в результаті зміни
теплового режиму відбувається видовження резонатора. Внаслідок цього частота
лазерних мод змінюється в межах контуру підсилення; моди виникають на
високочастотному схилі (ВЧ-схил) і згасають на низькочастотному схилі
(НЧ-схил). При цьому змінюються характеристики мод: інтенсивність, частота,
поляризація в залежності від розташування в контурі і від дії зовнішніх
чинників (температура, МП, вібрації тощо).
Експериментальна установка для дослідження спектральної поведінки мод при
проходженні контуром підсилення та спектральної поведінки ЧМБ цих мод є
двоканальним поляризаційним спектрофотометром лазерного випромінювання, який
дозволяє синхронно реєструвати оптичний спектр окремо в кожній з поляризацій в
процесі видовження резонатора, положення ПП та спектр ЧМБ. Зміна частоти
генерації виконувалася шляхом теплового видовження резонатора з заданою
швидкістю DL /Dt.
Сигнали двох ідентичних детекторів, настроєних на реєстрацію ортогонально
поляризованих мод, сигнал ЧМБ та сигнал пилкоподібної напруги, що подавалась на
ІФП, оцифровувались і вводились в пам’ять комп’ютера. Програма обробки вказаних
сигналів настроєна так, що в кожній розгортці осцилографа визначались
спектральне положення та величини інтенсивностей обох мод та сигналу ЧМБ. При
проведені дослідів всім виявленим в першій розгортці модам присвоювався
порядковий номер. В кожній наступній розгортці частотне положення моди та
інтенсивність змінювались, тому було розроблено програму впізнавання та
ідентифікації раніше позначеної моди. При появі нової моди в спектрі генерації
вона отримувала наступний номер, її реєстрували і досліджували таким же самим
способом як і попередні. відомий міжмодовий інтервал (для даного резонатора 640
МГц) використовується як масштаб при побудові графіків. Положення нуля на осі
частот (центр лінії підсилення) визначалось у точці, яка розташована посередині
області існування генерації.
положення ПП випромінювання в просторі визначається за двома проекціями
електричного вектора, які спостерігаються у кожному каналі реєстрації, оскільки
в ці канали можна направляти окремо енергію кожної з ортогональних мод або їхню
суміш у будь-якій пропорції. вимірювання величини сигналів в кожному з каналів
реєстрації проводилось при двох основних положеннях двопроменевої призми: 1)
напрямки пропускання двопроменевої призми (назвемо їх базовими) співпадають з
ПП мод; 2) кут між вказаними напрямками становить 45°. В першому випадку
реєструвались спектральне положення мод та спектр ЧМБ. В другому випадку – в
кожен з каналів реєстрації попадав сигнал від обох ортогональних мод, і,
використовуючи розроблену методику автоматизованого запису та обробки
експериментальних даних, за цими сигналами можна визначити зміну положення ПП
кожної з мод, а також величину кута між ними.
синхронно з модами реєструвалася величина ЧМБ; така реєстрація дозволяє
ставити у відповідність оптичну частоту моди та величину ЧМБ при переміщенні
мод контуром підсилення і відслідковувати взаємозв’язок флуктуацій вказаних
величин.
Таким чином, за допомогою запропонованої методики дослідження випромінювання
двомодового лазера можна спостерігати за частотою, інтенсивністю, положенням ПП
кожної з мод протягом часу їхнього існування в контурі підсилення та
взаємозв’язком зміни вказаних характеристик наявних в генерації мод.
Відмінність впливів однорідного МП та локального МП на спектральну поведінку
мод та ЧМБ досліджувалась при дії відповідних полів на АС гелій-неонового
лазера. Локальне МП створюється котушкою, розміри якої значно менші від розміру
резонатора (детальніший опис наведено в наступному підрозділі). Корпус
резонатора був орієнтований вздовж ліній МП Землі. Для нейтралізації впливу
сторонніх випадкових МП він (корпус) знаходився в магнітному екрані
(багатошарова пермалоєва стрічка). При дослідженні впливу локального МП на
положення ПП мод в контурі підсилення, котушка розташовувалась на різних
ділянках вздовж лазерної трубки (розряду) Для кожної з позицій котушки щоразу
проводився запис положення ПП мод без МП, а потім – при різних напруженостях
локального МП.
Описана методика дослідження мод двомодового газового лазера дозволяє отримати
спектр кожної з мод, положення ПП цих мод та спектр ЧМБ при дії різних
факторів: МП, температури, тощо.
Опис експериментальної установки
Блок-схема установки показана на рис. 2.1 [134]. досліджуваний лазер
розташовувався в магнітному екрані з пермалоя або в соленоїді. Ряд
експериментів з метою екранування від впливу зовнішніх МП проводились при
розміщенні лазера в компенсаторному соленоїді, який, в свою чергу,
розташовувався в пермалоєвому екрані. Для синхронної реєстрації оптичного
спектру та спектру ЧМБ випромінювання лазера через світлоподільник подається на
оптичний двоканальний поляризаційний реєстратор, та через лавинний фотодіод
ЛФД і широкосмуговий підсилювач – на радіоспектроаналізатор. Для запобігання
зворотної дії установки на лазер випромінювання від нього проходить через
просторовий фільтр, до складу якого входять мікрооб’єктив О1 та діафрагма D
(діаметр якої – 20 мкм). лінза О2 формує гаусів пучок таким чином, щоб нова
перетяжка знаходилась в порожнині ІФП. Одне з дзеркал інтерферометра рухається
за допомогою п’єзокерамічного кільця, на яке подається розгортаюча
пилкоп
- Київ+380960830922