Автор Тема: Стабилизация He Ne лазера Углубленное понимаеие  (Прочитано 110 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн we-akri

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 9
  • Репутация: +0/-0
Всем привет попался ко мне тута He-NE лазер без брюстеров купленный на ebay то-есть не поляризован так что ли :scratch_ones_head: Походу трубка аналог отечественного ЛГН-303
Ну вот я и думаю что надо бы прикрутить систему стабилизации к нему.
В общем все сделал настроил :laugh: А теперь сижу и думаю что получилось из всего этого :umnik:

Насколько я понимаю что у лазера есть две ортогональные моды излучения
Однако без стабилизации они самопроизвольно вращаются
Когда я ставил полярик на выход луча лазера, то интенсивность луча падала то сильнее то слабей точка становилась. (полярик я не вращал в этот момент)
То есть очень плавное мерцание и зависло от температуры трубки. если чуть ее охладить трубку просто подув на нее то сразу поляризация менялась.
А если разделить луч бемсплитером то на выходе двух лучей получается что интенсивности тоже меняются.
ila_rendered
(РS это зад лазера луч которого проходит через разделитель луча разделяя моды)
Но когда лазер стабилизирован получается что интенсивность луча не падает проходя через полярик даже если я вращаю полярик ничего не меняется
Но что это означает
Что типа горизонтальная и вертикальная мода выстраиваются одна Горизонтом другая вертикалью и получается что-то типа креста?



НО есть ли в таком случае эффект кручения?
Не пойму в чем фишка если взять лазер линейно поляризованный с брюстерами и добавить 1/4 пластинку то там тоже не будет меняться интенсивность луча проходя через полярик
Но так хоть я уверен что там есть эффект кручения, а у стабилизированного что происходит с модами  :blink: есть ли там кручение в каком либо понимании?
Что же происходит когда вектора В и Е складываются чуть ли не в ноль с осью X

https://www.youtube.com/watch?v=74CdBqMgtEA&feature=youtu.be

« Последнее редактирование: 24 Сентябрь 2017, 22:31:38 от we-akri »

Оффлайн avrerum

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 321
  • Репутация: +13/-0
Да судя по отражению внутри там есть угол Брюстера!Без Брюстера он если не в резонаторе сама трубка, то работать вовсе не будет, небольшое отклонение от угла приведет к срыву генерации!!!
Вот видео посмотрите... https://www.youtube.com/watch?v=Byt4Ktwydi8
« Последнее редактирование: 24 Сентябрь 2017, 22:22:28 от avrerum »

Оффлайн we-akri

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 9
  • Репутация: +0/-0
Это вы к тому что не существует вообще без брюстерных лазеров? без брюстера не будет генерации луча. :blink:
Я думал что с брюстерами лазер это линейно поляризованый 500:1
А без брюстеров это Random поляризация.



Оффлайн avrerum

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 321
  • Репутация: +13/-0
Без Брюстера отпаянных отдельно от зеркал-нет!Потери критические будут если окна не будут соответствовать углу.Если-же трубка с зеркалами отпаяна-то там нет необходимости в окнах!

Оффлайн we-akri

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 9
  • Репутация: +0/-0
вот трубка модели моего лазера



Оффлайн avrerum

  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 321
  • Репутация: +13/-0
Ну и зачем там окна Брюстера если там зеркала помещены в активную среду сразу???Окна ставят где отдельно трубка от зеркал стоит...а здесь они впаяны в трубку!Окна стаят что-бы снизить потери внутри резонатора ибо ге-не лазер имеет маленький коэффициент усиления и нужно что-бы излучение без потерь многократно проходило сквозь среду.И выходное зеркало поэтому имеет большой коэффициент отражения!

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2265
  • Репутация: +134/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Цитировать
Но так хоть я уверен что там есть эффект кручения, а у стабилизированного что происходит с модами   есть ли там кручение в каком либо понимании?

Это очень просто. Если наложить две плоских волны ОДИНАКОВОЙ длины, получается круговая поляризация. Круговая поляризация И ЕСТЬ крест, образованный одинаковыми длинами волн. Когда волны в таком кресте складываются, получается то же самое, что и вращение. Посмотрите, как в трехфазной электросети из трех синусоид получается "вращение" - очень похожая ситуация.

Но если наложить две плоских волны РАЗНЫХ длин волн, круга не получится. Волны не будут иметь постоянную разность фаз, и в сумме вместо равномерного вращения в одну сторону будет получаться "хаотичное" болтание туда-сюда с частотой, равной разности частот колебаний (которая может еще и непостоянна). Разность частот большая - гигагерцы, поэтому колебаний вы не увидите, а увидите "неполяризованный" луч.

Короче, это то же самое, что всегда говорили про интерференцию: взаимно когерентные лучи интерферируют, некогерентные - нет. Образование круговой поляризации - это частный случай интерференции.

Картинка - неправильная. На ней одна плоская поляризация.

В гелий-неоновом лазере достаточно большой длины получается две моды. Эти две моды ВСЕГДА образуют крест; причина - за генерацию разных поляризаций отвечают разные атомы газа, одна мода забирает себе все "свои" атомы, и второй моде приходится работать на том, что не взяла первая. Эффект называется "выжигание дырок" (см. Звелто).

В трубках такого типа окон Брюстера НЕТ. Окна используют либо для того, чтобы сделать внешние зеркала (чтобы избежать контакта зеркала с газом трубки), что позволяет зеркала двигать или совать внутрь резонатора разные вспомогательные элементы. Либо для того, чтобы фиксировать поляризацию, поскольку окно - это слабенький поляризатор, и в лазере он неминуемо затягивает генерацию на себя. Окно Брюстера ИСКЛЮЧАЕТ возникновение двух перекрестных мод.

В лазере без Брюстера поляризация, как правило, ЛИНЕЙНАЯ. Такая же, как в лазере с Брюстером. Разница в том, что с Брюстером она направлена строго туда, куда повернуто окно, а в лазере без - крутится случайным образом, в основном с температурой лазера. Причем вращение - это не столько вращение, сколько исчезновение одних мод и возникновение других, возможно с другой поляризацией и длиной волны. На этом и основана стабилизация. Регулируя эту температуру, подгоняют направление поляризации под желаемое. Одновременно фиксируется и длина волны, которая тоже связана с теми же параметрами.

Просто наблюдение через поляризатор НЕДОСТАТОЧНО, чтобы делать выводы. Отличить круговую поляризацию от неполяризованного света так невозможно. Надо проверить поляризацию четвертьволновой пластинкой, а спектр самого лазера надо смотреть на Фабри-Перо. Ключевая особенность стабилизированных лазеров - у них спектр не прыгает. Именно это и покажет интерферометр. А поляризация - дело десятое, поляризованный свет можно получить гораздо проще без всяких лазеров, как в 19-м веке и делали.

Цитировать
Без Брюстера отпаянных отдельно от зеркал-нет!

Однако в отпаянных окно иногда БЫВАЕТ в качестве поляризующего элемента. Сейчас не используется, встречал только в литературе, вживую не видел никогда. Зафиксировать поляризацию другими способами легче, благо в He-Ne достаточно долей процента разницы, чтобы поляризация определилась. Как раз из-за малого усиления.

Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2265
  • Репутация: +134/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Вообще круговую поляризацию понять легче всего через механику. Посмотрим сбоку на маятник, который движется по кругу (описывет конус). Что мы увидим в проекции? Увидим обычное колебание по синусоиде. В другой проекции - такое же колебание, но сдвинутое на четверть периода. Круговое движение эквивалентно двум колебаниям в разных плоскостях с одной частотой и со сдвигом фазы на 90 градусов.

Если сдвиг фазы не равен 90 градусам, вместо круга получится эллипс. Если он 0 или 180, эллипс вырождается в прямую (т.е. два синусоидальных колебания в разных плоскостях без сдвига фаз равноценны точно такому же колебанию по диагонали).

Если частоты колебаний близки, но неравны, получается постоянно меняющаяся картина: круг - эллипс - линия - эллипс - круг в другую сторону. Скорость этих изменений есть разность частот. Совпадение частот - частный случай: разность частот равна 0, скорость изменений равна 0, картина неподвижна (см. выше).

Если частоты колебаний далеки (у мод лазера они достаточно далеки), картина меняется так быстро, что о ней не имеет смысла говорить. В таком случае просто рассматриваем колебания отдельно как независимые и не пытаемся их суммировать. (Хоть физически это ничем и не отличается от прошлого случая, практически мы не успеваем увидеть ни прямую, ни круг, а видим только общую смесь.) В лазере скорость изменений - порядка гигагерца, фотодиоды так быстро не работают.

См.: фигуры Лиссажу.

"Неполяризованного" света в природе не существует вообще. "Неполяризованный" свет - это сумма большого количества лучей, поляризованных как попало и, возможно, меняющих свои интенсивности как попало.  Получается в целом примерно то же, что и от двух лучей, но еще более хаотично - почти "истинно случайно", а с учетом квантовой неопределенности может и действительно истинно случайно. Принцип тот же, что и у образования белого света из отдельных длин волн, только не по частоте, а по поляризации.

Оффлайн we-akri

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 9
  • Репутация: +0/-0
Мда... как то все сложновато это звучит
Из всего выше я понял что мой лазер не имеет окон брюстера.
Цитировать
Круговая поляризация И ЕСТЬ крест
А тут насколько я понял все таки когда лазер стабилизируется там можно сказать что есть некое кручение
Да это понятно надо все тщательно проверять но... не особо мне это надо.

И теперь еще один вопрос как можно применить стабилизированный лазер.
Я просто посмотрел цены на стабилизированные и малость сказать .......  Цены на них по 5000Евро
А теперь вот и думаю в чем же фишка стабилизации и как это можно использовать в домашних условиях.
Что можно сделать интересного с таким лазером?



Оффлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2265
  • Репутация: +134/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Мда... как то все сложновато это звучит
Это то, что раньше в школе проходили на уроках черчения. Хорошо себе представлять, как выглядят проекции движения с разных сторон. Если сверху мы видим вращение, то спереди и сбоку это выглядит как колебание. Движение шарика по кругу начертить в трех проекциях. Ничего другого тут не происходит.

Когда мы смотрим поляризацию излучения, мы на самом деле видим не саму поляризацию, а ее проекцию на поляризатор. Из этого прямо следует закон Малюса и все остальное. Закон Малюса тоже выводится просто методами школьного черчения. Найти проекцию отрезка, если отрезок виден под косым углом.

Цитировать
А тут насколько я понял все таки когда лазер стабилизируется там можно сказать что есть некое кручение
Скорее перераспределение мощностей. Стабилизатор выставляет определенное (желаемое) соотношение мод излучения.

Цитировать
Я просто посмотрел цены на стабилизированные и малость сказать .......  Цены на них по 5000Евро
А теперь вот и думаю в чем же фишка стабилизации и как это можно использовать в домашних условиях.
Что можно сделать интересного с таким лазером?
В домашних - очень мало, сам по себе такой лазер почти бесполезен без других точных приборов, которые стоят не меньше. Плюс требуется умение математически обрабатывать результаты.

А в лабораториях это просто измерительный инструмент. Можно сказать, точная линейка. Длина волны излучения остается строго постоянной, причем долгое время - при желании даже недели и месяцы. Используя длину волны лазера в качестве эталона расстояния, можно наблюдать очень малые изменения расстояний со временем. Гелий-неоновые лазеры в лабораториях обычно именно так и применяются: в качестве линейки и не более того. Даже обычный, нестабилизированный лазер позволяет измерить такие вещи, как, например, изгиб толстой стальной рельсы от надавливания на нее пальцем. Или, скажем, показатель преломления воздуха - его отличие от единицы ничтожно, но для оптики вполне обнаружимо. (Строго говоря, это можно измерить и без лазера, но надо городить монохроматор с дуговой лампой, что слишком сложно для большинства любителей.) А со стабилизированным лазером точность возрастает в разы - настолько, что объектом измерений может быть, например, изменение длины волны какого-нибудь другого излучения. Или теория относительности, вещи вроде лазерных гироскопов. (Тут, правда, может потребоваться помощь сварщика, чтобы сделать достаточно жесткую раму.)

Так-то для домашней лаборатории достижимо очень многое, упирается обычно в недостаток места. Кто может позволить себе для лаборатории отдельную комнату, а лучше - подвал в частном доме, тому повезло. В таких условиях можно получить даже термоядерную реакцию или жидкий азот в промышленных количествах. В жилой квартире возможностей сильно меньше, вакуумную установку уже поставить некуда, а про вещи вроде газовых стеклодувных горелок лучше забыть сразу. Но иметь хороший осциллограф, точный мультиметр (старенький HP 34401a), маленький песочный стол для оптики и реактивы для проявления фотопленок - вполне можно.
« Последнее редактирование: 27 Сентябрь 2017, 03:42:05 от Gall »

 



SimplePortal 2.3.3 © 2008-2010, SimplePortal