بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
اندازه گیري برخی از پارامترهاي لیزر حالت جامد با دمش لیزر دیودي
چکیده
در این مقاله چگونگی محاسبه ي کمی برخی از مشخصات اساسی لیزر حالت جامد Nd:Glass در آزمایشگاه تحقیقاتی لیزرهاي حالت جامد با توان پایین به روش تجربی بیان می شود. مقادیر اندازه گیري شده از جمله پهناي کامل نیمه بیشینه فرکانسی، تعداد مدهاي طولی درون کاواك، فاکتور M 2 ، واگرایی پرتو و ضریب بهره خروجی براي لیزر ساخته شده حاکی از کیفیت بالاي این لیزر است و توانایی آن را در به کارگیري در آزمایشات مختلف به عنوان یک لیزر استاندارد نشان می دهد.
کلید واژه ها: لیزر Nd:Glass، فاکتورM 2 ، پهناي کامل نیمه بیشینه ( (FWHM، واگرایی، لیزر دیودي.
مقدمه
Nd:Glass (نئودیمیم– شیشه) یکی از مفیـدترین محـیط هـاي فعال لیزري (داراي ناخالصی) است کـه بطـور رایـج توسـط لیـزر دیودي دمش می شود. از لحاظ اپتیکی داراي خطوط گـسیل یـونی پهن تر نسبت به Nd : YAG است و همین امرسبب افزایش بهره دمش می شود. از نظر شـبکه میکروسـکوپی، شیـشه بـا توجـه بـه ساختار آمورفی آن، قابلیت آلاییدن درصد زیادي یون ) Nd 3 تـا حـدود % ( 8 را دارد. رسـانندگی گرمـایی Glass بطـور قابـل ملاحظه اي پایین تر از رسانندگی گرمایی بلـور YAG اسـت، بـه همین خاطر این ماده را با توان هاي پایین مورد دمـش طـولی [1] قرار دادیم. از طرفی لیزر هاي حالت جامد دمشی، توانـایی گـسیل پرتو با فرکانس فروسرخ، سبز و آبی ( در صورت قـرار دادن یـک
بلور فلوئورسـانس در مـشدد اپتیکـی و تولیـد هماهنـگ دومرا ) دارند. این لیزر ها وسیله خوبی براي رادارهاي لیزري، طیف نگاري و محــیط هــاي آموزشــی مــی باشــند. از دیگــر مزایــاي لیــزر
Nd:Glassچهار ترازي بودن آن است که عمل وارونـی جمعیـت در آن نسبت به لیزر هاي سه ترازي بهتر صورت می گیرد.
اندازه گیري
بعد از طراحی و چیدن قسمت هاي مختلف لیزر [2] و مشاهده نمودن پرتو خروجی آن توسط آشکار ساز فرو سـرخ (IR Card) با توجه به امکانات موجود برخی از پارامتر هاي لیزر حالت جامـدNd:Glass را به شرح زیر توانستیم اندازه گیري نماییم. ابتدا به کمک دستگاه طیف سـنج اپتیکـی (مـدل ( AQ-6315A
نمودارهاي طیف خروجی لیزر (شکل(1 و پهناي کامل نیمه بیشینه آن (شکل (2 را بدست آوردیم. در نمـودار طیـف خروجـی لیـزر، بیشینه چگالی فوتونی براي طول موج 1056 nm مـشاهده شـد و نیز پهناي کامل نیمه بیشینه برابر 2nm تعیین شد وسپس با توجه بـه رابطـه فیزیکـی زیـر [ 3 ] پهنـاي کامـل نیمـه بیـشینه فرکانسی تعیین شد.
حال با اندازه گیري طول کاواك لیزر( L )،فاصله فرکانسی بـین دو مد طولی مجاور ، را حساب می کنیم.[3]
در روابط ذکر شده، c
سرعت نور است. حال با بدست آوردن و مدهاي طولی درون کاواك یعنی m را تعیین می کنیم.
تعیین فاکتور
یکی ازروش هاي تجربی و دقیق تعیین فـاکتور بـراي لیـزر ساخته شده با طول موج λ، اندازه گیري شعاع پهنـاي کمـر پرتـو خروجی براي تک مد و سپس اندازه گیري شـعاع پهناي پرتو خروجی چند مـدي بـه فاصـله z از کمـر پرتو گاوسی در راستاي محور اپتیکی لیزر بوسیله دستگاه Beam Profiler است .[3]
اما ما به دلیل نداشتن دستگاه ذکر شده، بـه روش روزنـه (بـه قطـر (1mm و روبـــش پرتـــو خروجـــی لیـــزر در میـــدان دور [4] پارامتر را برابر 2/1 بدست آوردیم. این مقدار به فاکتور کیفیت پرتو گاوسی ( =1) خیلـی نزدیـک اسـت و مـی تـوانیم ادعـا نماییم که لیزر ساخته شده یک لیزر استاندارد است.
تعیین واگرایی پرتو خروجی لیزر در حالـت تـک مـدTEM 00
با اندازه گیري قطر پهناي پرتو خروجی لیزر روي کـارت آشـکار ساز طول موج فرو سرخ، بوسیله کولیس و نیز اندازه گیري فاصـله آینه خروجی تا محل کارت آشکار سـاز( Z )، شـکل((3، متوسـط واگرایی پرتو خروجی لیزر را برابر 3 mrad، از رابطه زیر تعیـین نمودیم.
تعیین بهره خروجی لیزر
طی یک آزمایش دیگر با تغییر دادن توان الکتریکی منبـع دمـش، بوسیله یک توان سنج اپتیکـی از مـدل LPE-1C، تـوان اپتیکـی فرودي بر ماده فعال و توان اپتیکی خروجی لیزر اندازه گیري شده است ، سپس طبق رابطه (6)، ضریب بهره خروجی لیزر در حالتی که ماده فعال یک تیغه به ضخامت 2/2mm اسـت) برابـر%11/5 بدست آمده است 3]،[4 و این مقدار چیزي جز شیب نمودار بدست آمده (شکل (4 نیست.
