Китайская народная медицина

Сервис для выполнения любых видов студенческих работ

Сервис для выполнения любых видов студенческих работ

Уборка   квартир в Москве

Уборка квартир в Москве

Выполнение 
работ на заказ. Контрольные, курсовые и дипломные работы

Выполнение работ на заказ. Контрольные, курсовые и дипломные работы

Заказ контрольной работы

Заказ контрольной работы

Интернет-магазин Olympus

Интернет-магазин Olympus

 

Туризм, путешествия: Бронирование отелей

Туризм, путешествия: Бронирование отелей

KupiVip – крупнейший онлайн-магазин

Гироскутер SmartWay

ТехносилаТехносила

Подарки

Онлайн-гипермаркет лучших товаров для детей

Заказать курсовую работу - Пишут преподаватели!
Лабораторные работы по оптоэлектронике Исследование основных параметров полупроводникового лазера Полупроводниковые детекторы оптического излучения Волоконно-оптический световод Электронно-дырочный переход

Экспериментальная установка

На рис.5а приведена принципиальная оптическая схема установки для проведения измерений распределения интенсивности в лазерном пучке «методом сканирующего ножа».

Рис.5. Схема установки для измерения распределения интенсивности в поперечном сечении пучка излучения полупроводникового лазера: а – принципиальная схема установки; б – устройство «ножа и щели»; в – схема поворотного узла. 1 – источник излучения, 2 – поворотный столик, 3 – микрометрический винт, 4 – «нож», 5 – приемник излучения, 6 – диафрагма, 7 – пучок лазерного излучения. Курс лекций по электротехнике

При проведении измерений в поперечное сечение лазерного пучка вводится нож, который может перемещаться вдоль оси x. Нож совмещен со щелевой диафрагмой, которая позволяет выделять участок исследуемого пучка излучения равномерный в направлении оси z. Устройство «ножа и щели» схематически показано на рис.5б. Схема поворотного узла детально рассмотрена на рис.5в: нож устанавливается на край поворотного столика, а его перемещение по оси х реализуется при небольшом диапазоне углов поворота. (Движение ножа происходит по окружности радиуса порядка 40мм и длине дуги порядка 2мм, так что траекторию движения можно с большой точностью аппроксимировать прямой линией).

При повороте столика (путем осторожного и медленного вращения микровинта) нож, двигаясь по координате х, последовательно перекрывает исследуемый пучок. Положение ножа определяется по данным барабана микрометрического винта (МВ), а его смещение по величине перемещения микровинта. Если Lмв- перемещение микровинта, Lн – перемещение ножа, то Lн определяется по формуле:

Lн =  Lмв·Rн/ Rcт (3).

Как видно, установка ножа на поворотном столике позволяет увеличить точность измерения перемещений ножа (Lн) в Rcт/ Rн раз по сравнению с точностью измерения перемещений (Lмв), осуществляемых непосредственно головкой барабана микрометрического винта. Таким образом, данное устройство позволяет двигать лезвие ножа с большой точностью, недостижимой при использовании стандартных механических устройств, осуществляющих сдвиг по прямой линии: при повороте барабана микрометрического винта на одно деление, равное сдвигу на 0.01мм, столик, имеющий радиус вращения 100 мм, поворачивается на угол 0,1 мрад. Линейный сдвиг ножа перпендикулярно оптической оси происходит при этом на расстояние (Lн), которое зависит от Rн - положения ножа относительно оси вращения столика. Устройство ножа устанавливается во время занятия и Rн измеряется перед началом проведения эксперимента.

Измерение потока излучения производится с помощью приемника излучения (элемент 5 на рис.5), представляющего собой фотодиод ФД-24, соединенный с измерительным прибором (мультиметром). Фотодиод работает в фотогальваническом режиме и поток излучения прямо пропорционален току приемника излучения (фототоку).

Порядок проведения эксперимента при Измерении профиля пучка лазерного излучения.

Установить рабочий режим работы источника излучения.

Установить приемник излучения на оптической оси так, чтобы пучок излучения полностью попадал во входное окно приемника. Включить измерительный прибор (мультиметр) на измерение тока.

Установить узел поворотного столика в необходимое положение на оптической оси и установить нож для проведения измерений в соответствии со схемой, изображенной на рис.4а; проверить юстировку оптической схемы – пучок излучения должен полностью попадать на входное окно приемника излучения; измерить расстояние Rн. Лазерный пучок должен проходить через ось вращения поворотного столика.

Оценить диапазон изменения значений барабана МВ, требуемый для получения зависимости Ik(x), и определить сдвиг барабана МВ между двумя измерениями при получении данной зависимости, которая должна содержать необходимое количество экспериментальных точек. Важно! - Количество точек, взятых для построения функции, существенно влияет на точность определения производной от этой функции.

Провести измерения значений Ik, изменяя положение барабана микрометрического винта (МВ).  Использовать таблицу для записи экспериментальных данных: столбцы 2 и 5. Начинать измерения удобнее, когда нож полностью перекрывает исследуемую часть лазерного пучка, т. к. в этом случае производная от получаемой функции будет иметь положительные значения.

Показать данные преподавателю.

Таблица 1. Запись и обработка результатов эксперимента при измерении профиля пучка излучения.

№ п/п

Положение барабана МВ, мм

Смещение ножа, Lн, мм

Положение ножа на оси х, мм

Поток излучения вне ножа, Ik, мкА

1

2

3

4

5

1

2

Обработка экспериментальных данных при Измерении профиля пучка лазерного излучения.

Рассчитать смещение ножа (Lн) при проведении измерений – заполнить столбец 3 таблицы, используя формулу (3) в предположении, что при первом измерении Lмв = 0.

Построить зависимость Ik от Lн. – см. рис.6а.

Продифференцировать полученную зависимость и получить функцию I(Lн) – см. рис.6б. Полученная зависимость представляет собой искомое распределение интенсивности в поперечном сечении пучка лазерного излучения. Дифференцирование проводить численно с помощью компьютера или графически*. (Таблица 2 для записи данных в этом случае может быть сделана в произвольной форме, удобной для проведения вычислений и сопоставления результатов расчета функции I с положением ножа на оси х - данными столбца 4 таблицы 1.)

Рассчитать положение ножа на оси х при проведении измерений, предполагая, что х = 0 при максимальном значении функции I(Lн), и заполнить столбец 4 таблицы 1.

Построить зависимость I(x) (см. рис.6в), которая графически представляет собой искомое распределение интенсивности в системе координат, где оптическая ось совпадает с координатой y.

* Вычислить производную от функции можно с помощью программы ORIGIN, установленной на компьютерах кафедры и в компьютерном классе кафедры, – проконсультироваться с преподавателем.

Рис.6.а – зависимость потока излучения вне ножа (Ik) от смещения ножа (Lн); б – зависимость интенсивности излучения в лазерном пучке (I) от положения ножа (Lн); в – распределение интенсивности излучения в лазерном пучке по координате х при условии, что оптическая ось совпадает с осью y и имеет координаты [0,y,0].

оценка расходимости пучка излучения

Провести измерения профиля пучка излучения на различных расстояниях от выходного окна лазера (y1, y2, y3, и т.д.) – уточнить значения у преподавателя.

Построить зависимость I(x) (см. рис.6в) в каждом случае.

Оценить расходимость пучка излучения по полуширине измеренного распределения интенсивности, как это показано на рис.2 и рис.8.

Примеры обработки экспериментальных данных, полученных при выполнении данной работы, показаны на рис.7 и рис.8.

Рис.7.Профиль пучка излучения при работе полупроводникового источника излучения в режиме светоизлучающего диода и в режиме лазерной генерации.

Рис.8.Данные для проведения оценки расходимости пучка излучения по измерениям профиля пучка на различных расстояниях от выходного окна источника излучения.

ЛИТЕРАТУРА

Y.Suzaki, A.Tachibana. Measurement of the mm sized radius of Gaussian laser beam using the scanning knife-edge//Applied Optics, v.14, No.12, p.2809-2810 (1975).

G.Brost, P.Horn, A.Abtahi. Convenient spatial profiling of pulsed laser beams// Applied Optics, v.24, No.1, p.38-40 (1985).