Материал: LR_3_1

7. В таблице 6 и на рисунках 12 и 13 представлены зависимости коэффициента отражения от угла поворота прозрачной пластины в вертикальной и горизонтальной плоскости.

Рис. 12

Рис. 13

8. Для расчёта кпд необходимо построить вах лазера:

Рис. 14

В ходе снятия показаний были сняты зависимости мощности пучка от тока блока питания при 4-х значениях, а именно 18, 23, 33 и 47 мА. Для того, чтобы узнать значения падения напряжения при этих токах, воспользуемся возможностями пакета программ MS Exel. Выведем на экран приближенную функцию, соответствующую с некоторой погрешностью данной ВАХ и, подставив вместо Y значения экспериментальных токов, найдем с достаточной точностью, значения соответствующих падений напряжения U. После этого, рассчитаем входную мощность P_нак и, собственно, КПД лазера. Результаты представлены в таблице 8 и на рисунке 15.

Рис. 15

9. Расчёт зависимоти градиента потенциала в положительном столбе разряда E_z=0.8U(I)/L_AC где L_AC – активная длина лазера, равная 0.8 м. Зависимость и график представлены в таблице 8 и на рисунке 16.

Рис. 16

10. Расчет зависимости χ_пор представлен в таблице 9. Графически, зависимость представлена на рисунке 17.

Рис. 17

Выводы:

1) В ходе обработки результатов измерений, было исследовано 2 HeNe лазера разной мощности. По графикам зависимости от времени (рис. 2, 3) видно, что лазеры выходят на рабочий уровень мощности не сразу, а лишь через некоторое время. Это связано с тем, что в конструкции используется накальный катод, которому нужно некоторое время разогреться до рабочей температуры.

2) Была исследована зависимость диаметра светового пятна, излучаемого лазером от расстояния до излучателя. Это говорит о расхождении излучения, то есть излучение такого лазера, в общем считать когерентным нельзя. Стоит заметить, что при повороте выходного зеркала изменяется диаметр пучка. Это обусловлено тем, что при разных углах поворота разное количество фотонов могут вырваться наружу из за разных углов падения на зеркало. Существует угол поворота, при котором пятно будет равномерным, однако маленьким по диаметру.

3) По графику на рисунке 11 можно сделать заключение, что излучение исследуемого лазера линейно поляризованное. Об этом говорят минимумы пропускания при отдельных углах поворота поляризатора.

4) По рисункам 12 и 13 видно, что при некотором угле поворота вдоль выбранной оси, коэффициент отражения начинает нелинейно возрастать, становясь, в конце концов, равным единице. Угол при этом называется углом полного внутреннего отражения или углом Брюстера.

5) На рисунке 15 была рассчитана зависимость КПД от протекающего тока. Можно заметить 2 особенности. Во-первых, график нелинеен и имеет максимум в районе 22.5 мА. Это обусловлено тем, что в первом рпиближении величина тока определяет концентрацию электронов. При увеличении тока увеличивается заселенность верхнего лазерного уровня. Наступает момент, когда заселенности верхнего и нижнего лазерных уровней сравняются. Дальнейшее увеличение тока приводит к активизации процесса прямого электронного заселения нижнего лазерного уровня неона. Одновременно с ростом I повышается температура газа, усиливается тепловое заселение нижнего уровня и стимулируется рост спонтанного излучения с верхнего лазерного уровня. В результате уменьшается разница между заселенностями уровней, и при определенном предельном токе происходит срыв генерации. Как итог, зависимость P = f(I) имеет вид кривой с максимумом при оптимальном токе.

Во-вторых, даже в максимуме КПД не привышает 0,024% что говорит о том, что вклад в непосредственно лазерное излучение вносит лишь ничтожная часть выделяемой мощности. Остальное излучение не проходит через полупрозрачное зеркало, со значениями пропускания 2-3%, либо вовсе имеет длину волны, несоответтвующую видимому диапазону.

6) Была построена зависимость градиента потенциала от тока в положительном столбе разряда. На рисунке 16 видно, что при увеличении тока потенциал падает. Кстати, при данном значении L_AC зависимость градинета потенциала в точности совпадает с ВАХ.