V 36 - He-Ne-Gaslaser

Technische Universität Chemnitz
Fakultät für Naturwissenschaften
Institut für Physik
Fortgeschrittenenpraktikum
Versuch V 36: Helium-Neon-Laser
Ort:
F-Praktikum, Zi. P 047
Der He-Ne-Laser ist ein 1960 entwickelter Gaslaser und der erste Dauerstrich-Laser.
Standardmäßig emittiert er rotes Licht mit 632,8 nm Wellenlänge oder im infraroten
Spektralbereich, abhängig von den Beschichtungen der Resonatorspiegel. Mit verschiedenen
Hilfsmitteln lassen sich jedoch zahlreiche weitere Wellenlängen einstellen.
In diesem Versuch sollen Aufbau und Funktionsweise dieses Lasers untersucht werden sowie
der Betrieb mit verschiedenen Wellenlängen im roten und orangefarbenen Bereich.
Mess-/Arbeitsprogramm:
1. Justieren Sie die Komponenten des Versuchs-Lasers mit Hilfe des Pilot-Lasers und
nehmen Sie den Laser in Betrieb.
2. Untersuchen Sie den Einfluss von Resonatorlänge und Röhrenposition auf die
Ausgangsleistung.
Es ist vorteilhaft, den Laser zunächst so auszurichten, dass er möglichst parallel zur
Schiene verläuft. Berücksichtigen Sie dabei, in welcher Weise die beiden Spiegel den
Strahlverlauf bestimmen.
3. Wenden Sie das Littrow-Prisma und den doppelbrechenden Kristall an, bestimmen Sie
die einstellbaren Wellenlängen mit dem Spektrometer und jeweils die maximale
Leistung.
Beachten Sie, dass der Kristall den Laser auch in Ihre Richtung reflektiert und achten
Sie auf die richtige Anbringung der Abschirmung!
Das Spektrometer muss durch Abschwächungsfilter vor der vollen Intensität des
Lasers geschützt werden!
4. Untersuchen Sie für alle einstellbaren Wellenlängen die Abhängigkeit der Leistung
von der Entladungsstromstärke.
5. Verwenden Sie das Etalon, um einzelne longitudinale Moden auszuwählen und
messen Sie die jeweilige Leistung.
6. Versuchen Sie mit einem dünnen Draht im Resonator transversale Moden höherer
Ordnung zu erzwingen.
Stichwortverzeichnis:
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Aufbau und Funktionsweise des He-Ne-Lasers
Medium: Energieniveauschema des Neon, optische Übergänge, Verstärkungsprofil
Resonator: longitudinale und transversale Moden, Gaußsche Fundamentalmode,
Stabilitätskriterium
Littrow-Prisma, doppelbrechender Kristall (birefringent tuner, BFT), Etalon (FabryPérot-Interferometer)
Literaturangaben:
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Dr. W. Luhs: Helium Neon Laser, MEOS GmbH, November 1999 / Juli 2003 *
allgemeine Literatur zur Laserphysik und He-Ne-Lasern
* In der Literaturmappe enthalten.
Liste der Geräte:
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Pilot-Laser für die Grundjustage
Versuchs-Laser bestehend aus der Gasentladungsröhre und Spiegeln, dazu weitere
Bauteile wie Littrow-Prisma, doppelbrechender Kristall und Etalon
Spektrometer mit Glasfaserkabel und Abschwächungsfilter
optischer Leistungsmesser
Versuchsaufbau:
Wichtige Hinweise:
 Der Pilot-Laser gehört zur Klasse 3R, der Versuchs-Laser zur Klasse 3B. Letzteres
bedeutet, dass auch die Bestrahlung der Haut zu vermeiden ist. Informieren Sie sich
über die genauen Beschreibungen dieser Klassen und beachten Sie die
Sicherheitsregeln.
 Die Oberflächen der optischen Bauteile (Spiegel, Brewster-Fenster usw.) sind sehr
empfindlich und dürfen nicht mit den Fingern berührt oder durch Kontakt mit anderen
Bauteilen beschädigt werden. Sie dürfen ausschließlich mit dafür vorgesehenen
Reinigungstüchern von Staub befreit werden. Überlassen Sie die Reinigung dem
Betreuer.