آزمایش چگالی توزیع انرژی لیزر
به نام خدا
آزمایشگاه اپتیک و لیزر
گزارشکار آزمایش چگالی توزیع انرژی لیزر
هدف آزمایش:
اندازه گیری توزیع شدت در نصف النهار افقی و عمودی
مقدمه:
در اپتیک و مهندسی لیزر، بررسی توزیع شدت پرتو لیزر در صفحه‌های مختلف از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، زیرا این توزیع تأثیر مستقیمی بر عملکرد سیستم‌های اپتیکی، کیفیت پرتو و کاربردهای عملی مانند برش لیزر، ارتباطات نوری و اندازه‌گیری‌های دقیق دارد. پرتو لیزر هلیوم-نئون به دلیل پایداری بالا و طیف باریک، گزینه‌ای ایده‌آل برای مطالعه‌های اپتیکی است. هدف این آزمایش، بررسی توزیع شدت پرتو لیزر هلیوم-نئون در دو راستای افقی(X) و عمودی (Y) با استفاده از پین‌دیود و تقویت‌کننده است. با اندازه‌گیری ولتاژ متناظر با شدت نور در زوایای مختلف، می‌توان مشخصه‌های پرتو مانند تقارن و پهنای آن را تحلیل کرد. این اندازه‌گیری‌ها در بهینه‌سازی سیستم‌های اپتیکی کاربرد دارد.
ابزار آزمایش:
۱.لیزر هلیوم-نئون
۲.آشکارساز
۳.میز اپتیکی
۴.ریل اپتیکی (محور اپتیکی باید موازی با این ریل باشد)
۵.مونت یا پایه های نگهدارنده آینه ها و عدسی ها
- pin diode (دایومتر=1mm)
- amplifier
روش انجام آزمایش:
لیزر هلیوم- نئون را روی مونتی تنظیم میکنیم که بتوان آن را در زوایای مختلف چرخاند و تنظیم کرد همچنین بتوان لیزر را بصورت دورانی طوری چرخاند که نصف النهارهای مختلف را داشته باشیم که در این آزمایش نصف النهار افقی و عمودی (X,Y) لازم است.
Pin diode را در مونت انتهای ریل نصب میکنیم و آن را به amplifier(درقسمت input به photo diode) متصل میکنیم (چون در این آزمایش از سیگنال ضعیف استفاده میکنیم بهتر است ابتدا آن را تقویت کنیم و یک بهره به آن بدهیم). Gain دستگاه را روی ۱۰ تنظیم میکنیم. یک سر کابل خروجی را در قسمت output به photo diode متصل میکنیم و سر دیگر را به ولت متر وصل میکنیم. دستگاه را روی توان stable ، جریان 140Ma و دمای ثابت تنظیم میکنیم.
لیزر را ابتدا روی صفر درجه دروانی ( نصف النهار عمودی (Y)) فیکس میکنیم و حالا روی مونت در زوایای مختلف میچرخانیم و در هر زاویه ولتاژی که ولت متر نشان می ده را یادداشت میکنیم از -۱۰درجه تا ۱۰ درجه.
حال با یک آچار الن پیچ روی مونت را شل میکنیم و لیزر را ۹۰درجه به صورت دورانی می چرخانیم تا در راستای افقی (X)قرار گیرد. و مراحل قبل را دوباره تکرار میکنیم، لیزر را از -۱۰ تا ۱۰ می چرخانیم و ولتاژ هارا یادداشت میکنیم.
نتایج آزمایش:
خلاصه آزمایش:
در این آزمایش، هدف بررسی توزیع شدت پرتو لیزر هلیوم-نئون در دو راستای عمودی (Y) و افقی (X) بود. برای این کار از پین‌دیود و تقویت‌کننده استفاده شد و ولتاژهای متناظر با شدت نور در زوایای مختلف (از -۱۰ تا +۱۰ درجه) اندازه‌گیری شد. ابتدا لیزر در جهت عمودی تنظیم شد، داده‌ها ثبت شد، سپس ۹۰ درجه چرخانده شد تا جهت افقی به‌دست آید و دوباره داده‌ها اندازه‌گیری شدند.
تحلیل داده‌ها:
در نمودار مشاهده می‌شود که بیشترین شدت (حدود ۱۲.۷ میلی‌ولت) در زاویه صفر درجه و برای هر دو حالت رخ داده است. تفاوت اصلی در پهنای پرتو است:
– در راستای عمودی (نمودار آبی)پرتو پهن‌تر است و شدت نور در بازه‌ی وسیع‌تری از زوایا (تقریباً -۱۲ تا +۱۲ درجه) باقی می‌ماند.
– در راستای افقی (نمودار نارنجی)، پرتو باریک‌تر است و شدت فقط در محدوده‌ی کوچک‌تری از زوایا (حدود -۵ تا +۵ درجه) بالا می‌ماند.
نتیجه‌گیری:
پرتو لیزر در راستای عمودی گسترده‌تر پخش شده ولی در راستای افقی تمرکز بیشتری دارد. این تفاوت می‌تواند به ویژگی‌های ساختاری لیزر، نحوه هم‌راستایی با اپتیک، یا ناهمسانگردی در محیط تشدید مربوط باشد. در طراحی سیستم‌های دقیق نوری، شناخت این رفتارها برای بهینه‌سازی عملکرد بسیار مهم است
اولین دیدگاه را ثبت کنید