Лабораторная работа 3.3. Гелий-неоновый лазер и усиление
электромагнитного излучения
Цель работы: изучение физических принципов оптических квантовых генераторов;
знакомство с устройством и принципом действия гелий-неонового лазера;
исследование усиления электромагнитного излучения при прохождении через активную
среду; экспериментальное определение коэффициентов усиления излучения с длинами
волн λ = 3,39 мкм, λ = 1,15 мкм и λ = 0,63 мкм.
Оборудование: He-Ne лазер ЛГ-126; усилительная газоразрядная трубка; стеклянные
ослабляющие пластины; кювета с водой; механический прерыватель интенсивности
лазерного излучения; кремниевый фотодиод; пироэлектрический детектор МГ-30;
осциллограф; цифровой вольтметр.
Лабораторная работа 3.3. Гелий-неоновый лазер
и усиление электромагнитного излучения. (847 КБ, PDF) Климкин В.Ф., Фатеев
Н.В. Новосибирск: КОФ НГУ, 2011. - 28 с.
В 1954 г. Н. Г. Басовым и А. М. Прохоровым в Физическом институте АН СССР
им. П. Н. Лебедева (Москва) и Ч. Х. Таунсом с сотрудниками в Колумбийском
университете (США) были разработаны теоретические основы квантовых
генераторов, и был создан первый молекулярный квантовый генератор
электромагнитного излучения на пучке молекул аммиака с длиной волны λ ~ 1 см
(молекулярный генератор СВЧ-диапазона или мазер). Этот год можно считать
годом рождения квантовой электроники. Несколько позже, в 1957 г., Н.
Бломбергеном показана возможность создания квантовых усилителей
(генераторов) в радиодиапазоне на твердом теле (кристалл рубина – оксид
алюминия с небольшой примесью парамагнитных ионов хрома). Примерно в это же
время появились и первые идеи создания квантовых генераторов
электромагнитного излучения в оптическом диапазоне (А. Л. Шавлов, Ч. Х.
Таунс, 1958 г.). В 1960 г. в США Т. Мейманом был разработан первый
оптический квантовый генератор (лазер) на кристалле рубина, дающий излучение
в видимой области спектра. Первый газовый лазер (на смеси гелия и неона) был
создан в 1961 г. в США А. Джаваном с сотрудниками. В 1962–1963 гг. в США и
СССР были разработаны первые полупроводниковые лазеры. В настоящее время
создано большое число различных типов оптических квантовых генераторов
(ОКГ), работающих на различных длинах волн. Высокая мощность, временная и
пространственная когерентность, направленность излучения способствовали
широкому применению лазеров. Появление лазеров способствовало также бурному
развитию голографии. Создание мощных лазеров привело к обнаружению новых
физических явлений, лежащих в основе нелинейной оптики. За фундаментальные
исследования в области квантовой электроники, приведшие к созданию квантовых
генераторов и усилителей нового типа, Басову и Прохорову совместно с Таунсом
в 1964 г. была присуждена Нобелевская премия по физике. |
