Задача 18. Лазер на основе алюмоиттриевого граната с неодимом(YAG-Nd3 ) (Задачи атомного практикума), страница 3

В данной геометрии коэффициент равен 0,06. То есть, для получениядействительного значения энергии лазерного импульса показания пироприёмника нужноумножить на 16,7 или, соответственно, разделить на 0,06. Для раздельного измеренияэнергии излучения 1-й и 2-й гармоник в упражнении 2б перед пироприёмникомустанавливаются сменные светофильтры: ИКС5 для 1-й или СЗС21 для 2-й гармоникисоответственно.9Вся измерительная часть экспериментальной установки помещена в светозащитныйкожух. ВНИМАНИЕ! Категорически запрещается открывать крышку защитного кожуха,во время работы лазераРис.

2.3Часть 3. Выполнение работы.Включение и выключение всех приборов в начале и конце работы производит лаборант.1. Управление работой лазера.Для управления работой лазера используется выносной пульт.В исходном положении на табло высвечивается энергия накачки лампы Енак, её можноуменьшать и увеличивать кнопками ◄ и ►.(Во второй части задачи на табло будут выводиться другие параметры (см. ниже))1а. Назначение кнопок и индикаторов пультаКнопка и индикатор LAMP – поджиг и работа лампы.Кнопка и индикатор SHUTTER – открытие и закрытие шторки в резонаторе лазера.Кнопка и индикатор Q- SWITCH – открытие и закрытие ЭОЗ (электрооптического затвора) врежиме гигантского импульса.Кнопка и индикатор Lamp mode – управление режимами работы лампы.Кнопка и индикатор Q-SW Mode – управление режимами работы ЭОЗ.Кнопка и индикатор Single shot – режим одиночного импульса.Кнопка STOP – выключение лазера.101б.

Состояние кнопок и индикаторов выносного пульта для установления нужногорежимаРежим свободной генерацииLamp mode – internalQ-sw mode – FRQ-switch – не нажатаОдиночный Lamp mode – single shotимпульсQ-sw mode – FRQ-switch – не нажатаShutter - нажатаLAMP – нажать однократноЧастотныйрежимГигантский импульсLamp mode – internalQ-sw mode – internalQ-switch – нажатаLamp mode – internalQ-sw mode – single shotLamp - нажатаShutter - нажатаQ-switch – нажать однократноВНИМАНИЕ!Категорически запрещается увеличивать Енак выше 12 Дж.Открывать внутрирезонаторную шторку SHUTTER при открытой крышкезащитного кожуха лазера.Упр.1.

Работа лазера в режиме свободной генерации.1а. Порог генерации.Установки осциллографа:Включены ФД1 на 1 канале (СН1) и ФД0 на 2 канале (СН2) осциллографа;Развертка (М) – 25 мкс/кл;Чувствительность 1канала (CH1) - 200 мВ/кл;2 канала(CH2) – 50 мВ/кл;Синхронизация от лампы накачки (уже установлена):Trig menu - Source – CH 2 / источник – канал 2Действия:Включить лазер в частотном режиме (5 Гц), энергия накачки Е нак -7 Дж.Убедиться, что сигнал есть.

После этого, уменьшая энергию накачки с шагом0,5 Дж, найти порог генерации (появление лазерных импульсов).Остановить развертку осциллографа кнопкой «пуск/стоп»Установить следующие параметры осциллографа:•чувствительность 1 канала 50 мВ/кл,•развертка 5 мкс/кл.Задание:Сосчитать число пичков в импульсе, оценить длительность первого ипоследующих пичков, объяснить разницу в амплитудах и длительностяхотдельных пичков.Упр.1б.

Зависимость энергии лазерного импульса и КПД лазера от энергии накачки.Действия:Открыть крышку пироприемника.На экране компьютера выставить следующие параметры работы пироприемникаMeasurement Parameters:Mode – Energy (измеряемая величина – энергия)Wavelength λ = 1064 мкм (длина волны)Range – 2 mJ (предел измерений) Менять при увеличении энергии лазерного импульсаPulse width - 1mS (максимальная длительность импульса)11Задание:В частотном режиме получить зависимость энергии лазерного импульса (Еимп.) от энергиинакачки (Енак.). После установки нового значения энергии накачки нажать на экранекомпьютера кнопки: Reset, StartИспользовать не текущее значение энергии, а статистические данные измерений Statistics :Max/min, average (среднее значение)Е нак Еимп( E max/min) Еимп.

(средн.)Дж мДжмДж5,56,07,08,09,010,011,012,0Построить зависимости энергии лазерного импульса и коэффициента полезного действия отэнергии накачки, учитывая, что на пироприемник поступает 6% от лазерного импульса Е полная= Е измеренная/ 0,06Упр.1в. Зависимость задержки начала генерации от энергии накачки.Установки осциллографа:Синхронизация от 2 канала (СН2)Чувствительность 1 канала 100 мВ/кл ,потом 500 мВ/кл.Чувствительность 2 канала 50 мВ/клРазвертка 25 мкс/клЗадание:Измерить время задержки возникновения первого пичка свободной генерации от энергиинакачки, используя курсоры.Остановить развертку осциллографа кнопкой «пуск/стоп»Первый курсор установить на начало свечения лампы (Source ► CH2).

Второй курсор(активный) устанавливать на начало первого пичка.В меню курсоров посмотреть ∆tПостроить зависимость времени возникновения первого пичка генерацииотносительноначала импульса накачки от энергии накачки.Е нак ∆t ( пять значений) ∆t (средн.)Дж мксмкс5,56,07,08,09,010,011,012,012Упр.2. Режим модулированной добротности (гигантского импульса).Упр. 2а. Переход от свободной генерации к гигантскому импульсу.Установки осциллографа:Включены ФД1 на 1 канале и ФД0 на 2 каналеРазвертка (М) – 25 мкс/клЧувствительность 1канала (CH1) - 200 мВ/кл.2 канала(CH2) – 50 мВ/кл:Синхронизация от ФД1: TRIG MENU - Source – CH 1Действия:Включить частотный режим, накачка 6 Дж.Задание:Измерить энергию, длительность и максимальную амплитуду лазерного импульса.Рассчитать среднюю мощность импульса свободной генерации.Установить на аттенюаторе 1 (перед ФД1) пропускание 0.1 (второе кольцо).Включить режим Q- SWITCH.Подстроив установки осциллографа (Развертка – 2,5 мкс/клчувствительность 1канала - 500 мВ/кл.)и пироприёмника (Pulse width – 30 µS)измерить энергию, длительность, и максимальную амплитуду наблюдаемого гигантскогоимпульса,Рассчитать мощность гигантского импульса.Сравнить характеристики лазерного импульса в обоих режимах.Объяснить отличие.Упр.

2б. Преобразование лазерного излучения во вторую гармонику.Действия:Закрыть вход ФД1 (на аттенюаторе 1 поставить «0»).Закрыть вход ФД2 (на аттенюаторе 2 поставить «0»).На мониторе компьютера выставить параметры работы пироприемника:Измеряемая величина - Energy;Длина волны излучения - λ=1064 мкм;Диапазон измерения энергии - 20.0 mJ (Изменять при увеличении Е нак );Максимальная длительность импульса - 30 µSЛазер работает в режиме гигантского импульса. В единичном режиме снять три зависимости отэнергии накачки (Енак. ):•Полной энергии лазерного излучения Еполн (без фильтров).•Энергии излучения первой гармоники Ечёрн (λ = 1064 мкм,«черный луч»).

Передпироприемником поставить фильтр ИКС 5.•Энергии излучения второй гармоники Езел( λ = 532 мкм, «зеленый луч»). Передпироприемником поставить фильтр СЗС 23 и изменить установкуλ на мониторе.Построить зависимости энергии лазерного импульса от Енак на одном графике.Построить зависимость коэффициента преобразования К= Езел/Еполн от энергии накачки.Упр. 2в. Измерение длительности лазерного импульса в режиме модуляциидобротности (вторая гармоника).Установки:К 1 каналу осциллографа подключить ФД2ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ ДЕЛАЕТ ЛАБОРАНТ!13Синхронизация от ФД2: TRIG MENU - Sourсe – CH 1На осциллографе1 канал - 20 мВ/кл2 канал – 200 мВ/клНачальная развёртка - 100 нс/кл.Задание:Получить зависимость длительности гигантского импульса от энергии накачки в диапазонеизменения Е от 6,5 до 10 Дж.При увеличении накачки лампы, устанавливать на аттенюаторе 2 соответствующийкоэффициент пропускания и изменять настройки осциллографа:Е нак Коэф.

проп. НастройкиДж атт. 2осц.Чувств 1 канала6,5 1500 мВ7,0 0,2500 мВ8,0 0,12В9,0 0,052В10,0 0,052ВΤимпΤимп (средн.)(пять значений) нсРазвертка нс100 нс50 нс25 нс25 нс25 нсУпр. 2г. Зависимость энергии гигантского импульса от задержки срабатывания ЭОЗ.Закрыть вход ФД1(на аттенюаторе 1 поставить «0»)Закрыть вход ФД2(на аттенюаторе 2 поставить «0»)На пульте управления лазера выставить Е нак.= 7.0 Дж и перейти в режим изменения временизадержки срабатывания Q-switch затвора. Для этого при нажатой кнопке FUNCTION нажатьодин раз кнопку DISPLAY (на табло высветится частота повторения импульсов 5 Гц), теперькнопку FUNCTION отпустить и нажимать кнопку DISPLAY несколько раз до появления натабло времени задержи 150 µS.

Установить τзадержки 100 µS и изменять её до 200 µS с шагом 10µS .Измерить энергию (пироприемник: λ = 1064мкм.)τзадержки Ел.и(маx/min) Ел.и (средн.)µSмДжмДж100110120130140150160170180190200После выполнения упражнения выставить прежнее значение задержки 150 µS и, нажимаякнопку DISPLAY, вернуться к показаниям Е накачки.Закрыть крышку пироприемника.14Приложение. Описание осциллографаhttp://zrk.ru/scopemeter/tds1000b_2000b/top2.htm - описание осциллографа1.

Значок, показывающий режим сбора данных.режим выборкирежим пиковой детекциирежим усреднения2. Состояние синхронизации может иметь следующие значения:Осциллограф производит регистрацию данных в интервале до запуска15синхронизации. Все виды синхронизации в данном состоянииигнорируются.Все данные в интервале до запуска зарегистрированы, осциллографготов к приему сигнала синхронизации.Синхронизация запущена и осциллограф регистрирует данные винтервале после запуска синхронизации.Сбор данных осциллограммы приостанавливается.Сбор данных в одиночном запуске завершен.Осциллограф работает в автоматическом режиме, а данныеосциллограммы регистрируются в отсутствие синхронизации.Данные осциллограммы непрерывно регистрируются и отображаются врежиме сканирования.3.

Маркер показывает горизонтальное положение синхронизации.Чтобы изменить положение маркера, поверните ручку ПОЛОЖЕНИЕ в группе ГОРИЗОНТ.4. В этом поле отображается положение во времени, соответствующее средней линиикоординатной сетки.Началом отсчета служит момент синхронизации.5.

Маркер указывает уровень синхронизации по фронту или по длительности импульса.6. Опорные уровни отображаемых осциллограмм на экране обозначены маркерами.Если маркер отсутствует, канал не отображается.7. Значок в виде стрелки показывает, что осциллограмма инвертирована.8. В полях указаны коэффициенты масштабирования по вертикали для каналов.9. Значок BW указывает, что полоса пропускания канала ограничена.10. В этом поле отображается значение основного масштаба времени.11. Если используется окно, в этом поле отображается значение масштаба времени в окне.12.