ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЗОВОГО ОПТИЧЕСКОГО
КВАНТОВОГО ГЕНЕРАТОРА
Цель работы: изучение устройства и принципа работы оптического
квантового генератора (ОКГ) на газовой смеси гелий-неон (He-Ne).
Экспериментальное исследование его параметров и характеристик.
1. Принцип работы ОКГ. Механизм создания инверсии
населенности в ОКГ на смеси газов He-Ne
Газовыми ОКГ называются такие генераторы, в которых активная
среда находится в газовой фазе. Для получения генерации необходимы
активное вещество, источник, с помощью которого создается инверсия
населенностей (в газовой смеси для этой цели используют электрический
разряд) и резонатор. В оптическом диапазоне резонатор представляет пару
зеркал с большим коэффициентом отражения, расположенных с двух
сторон трубки, которая заполнена газовой смесью. Эти зеркала
обеспечивают многократное прохождение электромагнитной волны через
газовую среду. Генерация возникает в том случае, если коэффициент
усиления за один проход превышает коэффициент потерь, которые
имеются в системе (излучение, дифракция на зеркалах и т. д.),
Газовые ОКГ в отличие от генераторов на твердом теле обычно
работают в непрерывном режиме и могут генерировать излучение очень
высокой степени монохроматичности. К настоящему времени получено
излучение от газовых генераторов более чем на сотнях длин волн в
диапазоне от 0,5 до 100 мкм. В качестве активного вещества применяются
такие газовые смеси, как гелий-неоновая смесь, неоно-кислородная,
аргоно-кислородная, все инертные газы, азот, бром, двуокись углерода
и т. д. Наиболее хорошо исследован генератор на гелиево-неоновой
смеси, в которой возбуждается электрический разряд. Схема
энергетических уровней гелия /Не/ и неона /Не/ представлена на рис. 1.
Под действием возбуждающего электрического поля (накачки) часть
атомов гелия и неона ионизируется, вследствие чего в разрядном объеме
образуются положительные ионы и свободные электроны. Электроны,
обладающие достаточной кинетической энергией, при столкновениях с
атомами гелия возбуждают их. переводя из основного состояния Не
0
в
36
6. Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с установкой. Поставить аттенюаторы в положение
максимального затухания.
2. С разрешения преподавателя включить экспериментальную
установку для чего:
а) включить генератор,
б) включить индикатор,
в) включить тумблер «Сеть» на блоке питания, через 2-3 минуты
включить тумблеры Е
сп
и Е
а.
.Включить блок управления,
3. Включить тумблер «Накал» на блоке управления, через 2-3 минуты
включить тумблер «Анод».
4. Проверить по приборам регулировку Е
сп
от 0 до 1300 В, Е
а
от -10
до -40 В, I
3
от 0 до 3 мА.
ВНИМАНИЕ! Во время проведения всех исследований Е
сп
не должно
превышать 1300 В, I
3
= -3 мА.
5. Настроить генератор на частоту 9375 МГц. Подать на вход ЛБВ
сигнал, который вызовет отклонение стрелки на индикаторе (при его
максимальной чувствительности) до половины шкалы.
6. Пользуясь тумблером «Без ЛБВ» «С ЛБВ» и плавной регулировкой
Е
сп
и Е
а
,добиться работы лампы в оптимальном режиме. Записать
значения Е
сп
, Е
а
, I
3
и к.
7. Исследовать зависимость коэффициента усиления от ускорявшего
напряжения, изменяя значения Е
сп
в пределах от 600 В до 1300 В через 50
В при f
ген
= 9375 МГц. Измерить коэффициент усиления. Данные свести
в таблицу 1.
33
метастабильные
с временем жизни около 10
-3
секунд.
Уровни гелия и
неона, и
гелия и
неона расположены
8. Исследовать зависимость коэффициента усиления ЛБВ от
управляющего напряжения
Исследование проводить при
изменять в пределах от -10 до -50 В через 5 В,
при
Установить
и тока
Данные записать в таблицу 2.
а
