【正文】 :t1=, t2= ,t3=,t4=,t5=,t6=,t7=,t8=.計(jì)算出△ .在同一干涉序k中觀測(cè),根據(jù)縱模定義對(duì)照頻譜特征,確定縱模的個(gè)數(shù),并測(cè)出縱模頻率間隔△v△q=,可以知道在干涉序k中的縱模有兩個(gè),△v△q=1f就是峰1和峰3對(duì)應(yīng)的頻率間隔,.△ v△q=1f = (|t1t3| / ) * △ = ( || / )* 4GHz ≈其理論值為 c / 2L ≈ .其中c為真空光速，L是激光器諧振腔的長(zhǎng)度,對(duì)于我們配套的激光器來(lái)說(shuō)，L=246mm.1根據(jù)橫模地頻率頻譜特征,在同一干涉序k內(nèi)有幾個(gè)不同的橫模,并測(cè)出不同的橫模頻率間隔△v△m+△,，可以看出每個(gè)縱模序中有2個(gè)橫模，:△ v(1,2) = ( |t1t2| / )* △ = （|| / ） * 4GHz≈ 當(dāng)式5中△m+△n=1時(shí)，將各個(gè)數(shù)值代入，可以得到△ v△m+△n=1 = △v△q=1 { 1/π(△m+△n)arc cos[(1L/R1)(1L/R2)]1/2 } ≈ * ≈ 與△v(1,2)相比較,可知峰1和峰2是橫模序數(shù)相差1，即△m+△n=1，而且相配套激光器具有基橫模，所以橫模中一個(gè)是TEM00k ,另一個(gè)是TEM01k (或者是TEM10k，二者無(wú)本質(zhì)區(qū)別) .在這里要說(shuō)明的是，由于激光器的關(guān)系和各種誤差的原因，造成橫模頻率間隔和縱模頻率間隔的測(cè)量值與理論值有一定的出入，但只要在20MHz之內(nèi)就可以被接受.1確定橫軸頻率增加的方向,以便確定在同一q縱模序中哪個(gè)模是高階橫模,哪個(gè)是低階橫模,，隨時(shí)間增長(zhǎng)，鋸齒波電壓變大，干涉儀的諧振腔變長(zhǎng)，在K序中，峰2對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)大于峰1對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，所以峰2對(duì)應(yīng)的頻率小于峰1對(duì)應(yīng)的頻率，結(jié)合11步中的結(jié)論，可以知道峰1對(duì)應(yīng)的模式是TEM01k ,峰2對(duì)應(yīng)的模式是TEM00k .要說(shuō)明的是，圖中峰的高度對(duì)應(yīng)光強(qiáng)，去處誤差的原因，還可以說(shuō)明不一定是基橫模的光強(qiáng)最強(qiáng)，頻率高低是判斷橫模的決定條件.1如果用的不是配套的激光器，那么用白屏在遠(yuǎn)處接收激光，這時(shí)看到的應(yīng)是所有橫模的疊加圖，還需要結(jié)合圖24中單一橫模的形狀加以辨認(rèn)，以便確定每個(gè)橫模的模序m,，不容易判斷出是哪些橫模疊加，所以往往不容易判斷每個(gè)橫模的模序.1通過(guò)對(duì)兩支不通模式狀況的激光器進(jìn)行觀測(cè)，總結(jié)出模式分析的基本方法.實(shí)驗(yàn)六　光敏元件特性實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?．了解光敏電阻的光照特性和伏安特性；2．了解光敏二極管工作原理及光生伏特效應(yīng)。即半導(dǎo)體材料的許多電學(xué)特性都因受到光的照射而發(fā)生變化。雜質(zhì)型光電導(dǎo)效應(yīng)則是能量足夠大的光子使施主能級(jí)中的電子或受主能級(jí)中的空穴躍遷到導(dǎo)帶或價(jià)帶，從而使電導(dǎo)增加。 本實(shí)驗(yàn)主要是研究光敏電阻、硅光電池、光敏二極管、光敏三極管四種光敏元件的基本特性。當(dāng)光敏電阻受到光照時(shí)，價(jià)帶中的電子吸收光子能量后躍遷到導(dǎo)帶，成為自由電子，同時(shí)產(chǎn)生空穴，電子—空穴對(duì)的出現(xiàn)使電阻率變小。 圖1a光敏電阻的伏安特性曲線 圖1b 光敏電阻的光照特性曲線2．光敏二極管原理所謂光敏二極管其實(shí)是一種PN結(jié)型半導(dǎo)體的光電器件，它的PN結(jié)面積一般比普通的二極管要大。并且光電流和照度基本成線性關(guān)系。不同之處是，集電極電流（光電流）由集電結(jié)上產(chǎn)生的iφ控制。由于電場(chǎng)作用，在耗盡層中產(chǎn)生的電子向N+區(qū)移動(dòng)，并在擴(kuò)散長(zhǎng)度以內(nèi)的電子、空穴也擴(kuò)散到PN結(jié)兩側(cè)，然后在電場(chǎng)的作用下分別通過(guò)耗盡層移向N+和P區(qū)，從而使通過(guò)PN結(jié)的反向電流極大增加，這就形成了光電流。當(dāng)光敏電阻受到一定波長(zhǎng)范圍的光照時(shí), 它的阻值（亮電阻）急劇減少, 電路中電流迅速增大。掌握光敏元件基本特性的測(cè)量方法，為合理應(yīng)用光敏元件打好基礎(chǔ)。 光電導(dǎo)效應(yīng)可分為本征型和雜質(zhì)型兩類。電子并不逸出材料表面的則是內(nèi)光電效應(yīng)。另外，當(dāng)定點(diǎn)設(shè)備指向某一菜單項(xiàng)或按鈕時(shí)，會(huì)在狀態(tài)欄顯示相應(yīng)的功能說(shuō)明,并且可以顯示曲線上某一點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)值.按照裝置圖連接線路，經(jīng)檢查無(wú)誤，方可接通. 打開(kāi)導(dǎo)軌上的總開(kāi)關(guān)，打開(kāi)激光器的開(kāi)關(guān)，點(diǎn)燃激光器.調(diào)整光路，首先使激光束從光闌小孔通過(guò)，調(diào)整掃描干涉儀上下、左右位置，使光束正入入射孔中心，再細(xì)調(diào)干涉儀板架上的兩個(gè)方位螺絲，以使從干涉儀腔鏡反射的最亮的光點(diǎn)回到光闌小孔的中心附近（注意不要穿過(guò)光闌小孔入射激光器），這時(shí)表明入射光束和掃描干涉儀的光軸基本重合.將放大器的接收部位對(duì)準(zhǔn)掃描干涉儀的輸出端.接通放大器、鋸齒波發(fā)生器、示波器的電源開(kāi)關(guān).觀察示波器上展現(xiàn)的頻譜圖,進(jìn)一步細(xì)調(diào)干涉儀的方位螺絲,使譜線盡量強(qiáng),噪聲很小.改變鋸齒波輸出電壓的峰值,看示波器上干涉序的數(shù)目的變化(電壓的峰值越高,出現(xiàn)的干涉序的數(shù)目越多),將峰值固定在某一值(一般在100到140之間,能看到清楚且容易分辨的兩個(gè)干涉序即可),確定示波器上展現(xiàn)的干涉序的個(gè)數(shù).根據(jù)干涉序的個(gè)數(shù)和頻譜的周期性,確定哪些模屬于同一k序.根據(jù)自由光譜范圍的定義，確定它所對(duì)應(yīng)的頻率間隔（即哪兩條譜線間隔為△ ?）.為了減小測(cè)量誤差,需要對(duì)x軸增幅,測(cè)出與△,計(jì)算出二者比值—每厘米代表的頻率間隔值.在同一干涉序k中觀測(cè),根據(jù)縱模定義對(duì)照頻譜特征,確定縱模的個(gè)數(shù),并測(cè)出縱模頻率間隔△v△q=,檢查辨認(rèn)和測(cè)量的值是否準(zhǔn)確.1根據(jù)橫模地頻率頻譜特征,在同一干涉序k內(nèi)有幾個(gè)不同的橫模,并測(cè)出不同的橫模頻率間隔△v△m+△,(24),解出△m+△n的值.1確定橫軸頻率增加的方向,以便確定在同一q縱模序中哪個(gè)模是高階橫模,哪個(gè)是低階橫模,及它們間的強(qiáng)度關(guān)系.1用白屏在遠(yuǎn)處接收激光，這時(shí)看到的應(yīng)是所有橫模的疊加圖，還需要結(jié)合圖24中單一橫模的形狀加以辨認(rèn)，以便確定每個(gè)橫模的模序m,n值.1通過(guò)對(duì)兩支不通模式狀況的激光器進(jìn)行觀測(cè)，總結(jié)出模式分析的基本方法. 本實(shí)驗(yàn)裝置也可以用軟件控制采集并且觀察數(shù)據(jù)。注意：共焦球面掃描干涉儀是精密儀器，一定要注意防塵、防震。另一方面也存在著不可避免的多種損耗,使光強(qiáng)減弱,如介質(zhì)的吸收損耗、散射損耗、鏡面透射損耗、,不僅要滿足諧振條件,還需要增益大于各種損耗的總和,才能形成持續(xù)振蕩,有激光輸出,如圖3所示,圖中,增益線寬內(nèi)雖有五個(gè)縱模滿足諧振條件,但只有三個(gè)縱模地增益大于損耗,能有激光輸出,對(duì)于縱模的觀測(cè),由于q值很大,相鄰縱模頻率差異很小,眼睛不能分辨,必須借用一定的檢測(cè)儀器才能觀測(cè)到.諧振腔對(duì)光多次反饋,在縱向形成不同的場(chǎng)分布,那么對(duì)橫向是否也會(huì)產(chǎn)生影響呢?,就相當(dāng)于一次衍射,多次反復(fù)衍射,就在橫向的同一波腹處形成一個(gè)或者多個(gè)穩(wěn)定的衍射分布,稱為一個(gè)橫模,我們介紹了幾種常見(jiàn)的基本橫模光斑圖樣.總之,任一個(gè)模,既是縱模,又是橫模,它同時(shí)有兩個(gè)名稱,通常寫作TEMm n q,q是縱模標(biāo)記,n是沿y軸場(chǎng)強(qiáng)為零的節(jié)點(diǎn)數(shù).前面已知,不同的縱模對(duì)應(yīng)不同的頻率,那么同一縱模序數(shù)內(nèi)的不同橫模又如何呢?同樣,關(guān)心的是不同橫模間的頻率差,經(jīng)推導(dǎo)得△v△m+△n=c/2μL { 1/π(△m+△n)arc cos[(1L/R1)(1L/R2)]1/2 } (4)其中, △m,△n分別表示x,y方向上橫模模序差, R1,R2為諧振腔的兩個(gè)反射鏡的曲率半徑,相鄰的橫模頻率間隔為△v△m+△n= △v△q=1 { 1/π(△m+△n)arc cos[(1L/R1)(1L/R2)]1/2 } (5)從上式中還可以看出,相鄰的橫模頻率間隔與縱模頻率間隔的比值是一個(gè)分?jǐn)?shù),(L= R1= R2,即共焦腔),分?jǐn)?shù)值達(dá)到極大,即橫模間隔是縱模間隔的1/2,橫模序數(shù)相差為2的譜線頻率正好與縱模序數(shù)相差為1的譜線頻率兼并.激光器中能產(chǎn)生的橫模個(gè)數(shù),除前述增益因素外,還與放電毛細(xì)管的粗細(xì)、,放電管直徑越大,衍射損耗越大,而是由多種因素共同決定的,這是在模式分析實(shí)驗(yàn)中,即認(rèn)為光最強(qiáng)的譜線一定是基橫模,這是不對(duì)的,而應(yīng)根據(jù)高階橫模具有高頻率來(lái)確定.橫模頻率間隔的測(cè)量同縱模間隔一樣,因?yàn)轭l譜圖上只能看到有幾個(gè)不同的m+n,可以測(cè)出m+n的差值,然而不同的m和n可對(duì)應(yīng)相同的m+n,在頻譜圖上則是相同的,因此要確定m和n各是多少,看到的應(yīng)是它全部橫模的疊加圖(即圖4中一個(gè)或幾個(gè)單一態(tài)圖形的組合).當(dāng)只有一個(gè)橫模時(shí),或基橫模很強(qiáng),掩蓋了其他的橫模,或者高階模太弱,知道了橫模的個(gè)數(shù)及彼此強(qiáng)度上的大致關(guān)系,就可縮小考慮的范圍,從而能準(zhǔn)確地確定出每個(gè)橫模的m和n值.綜上所述,模式分析的內(nèi)容,就是要測(cè)量和分析出激光器所具有的縱模個(gè)數(shù)、縱模頻率間隔值、橫模個(gè)數(shù)、橫模頻率間隔值、每個(gè)模的m和n的階數(shù)及對(duì)應(yīng)的光斑圖形. 共焦球面掃描干涉儀：共焦球面掃描干涉儀是一種分辨率很高的分光儀器，已成為激光技術(shù)中一種重要的測(cè)量設(shè)備。不同類型的激光器，工作條件不同，以上諸影響有主次之分。注：可以通過(guò)“控制面板”中的添加新硬件，選擇“其他設(shè)備”。因此，進(jìn)行模式分析是激光器的一項(xiàng)基本又重要的性能測(cè)試。去掉中間磁鐵，使用L=50mm磁光介質(zhì)，再重復(fù)步驟35，此時(shí)內(nèi)部磁場(chǎng)強(qiáng)度=82mT，計(jì)算測(cè)量磁光旋轉(zhuǎn)角度。當(dāng)光波往返兩次通過(guò)磁光介質(zhì)時(shí)，在一個(gè)固定的坐標(biāo)系內(nèi)觀察，將加倍，這一特殊的現(xiàn)象稱為非互易性(Nonreciprocal Property)，又稱不可逆性或單向性。2．計(jì)算磁光介質(zhì)的Verdet常數(shù)。將mp3與聲光調(diào)制器連接，揚(yáng)聲器與探測(cè)器連接，則可聽(tīng)到mp3播出的音樂(lè)聲。外輸入調(diào)制信號(hào)由“調(diào)制輸入”端輸入，工作電壓為直流+24V，“輸出”端輸出驅(qū)動(dòng)功率，用高頻電纜線與聲光器件相聯(lián)。TSGMG1/Q型高速正弦聲光調(diào)制器及驅(qū)動(dòng)電源，可用在激光照排機(jī)、激光傳真機(jī)、電子分色機(jī)或者其他文字、圖像處理等系統(tǒng)中。由(14)式和(15)式可看出，通過(guò)改變超聲波的頻率和功率，可分別實(shí)現(xiàn)對(duì)激光束方向的控制和強(qiáng)度的調(diào)制，這是聲光偏轉(zhuǎn)器和聲光調(diào)制器的基礎(chǔ)。圖2布拉格衍射這種衍射與晶體對(duì)光的布拉格衍射很類似，故稱為布拉格衍射。第級(jí)衍射極大的強(qiáng)度可用(17)式模數(shù)平方表示：(11)式中，為的共軛復(fù)數(shù)，第級(jí)衍射極大的衍射效率定義為第級(jí)衍射光的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度之比。當(dāng)聲波在各項(xiàng)同性介質(zhì)中傳播時(shí)，和可作為標(biāo)量處理，如前所述，應(yīng)變也以行波形式傳播，所以可寫成 (2)當(dāng)應(yīng)變較小時(shí)，折射率作為和的函數(shù)可寫作 (3)式中，為無(wú)超聲波時(shí)的介質(zhì)的折射率，為聲波折射率變化的幅值，由(1)式可求出設(shè)光束垂直入射（⊥）并通過(guò)厚度為的介質(zhì)，則前后兩點(diǎn)的相位差為 (4)式中，為入射光在真空中的波矢的大小，右邊第一項(xiàng)為不存在超聲波時(shí)光波在介質(zhì)前后兩點(diǎn)的相位差，第二項(xiàng)為超聲波引起的附加相位差（相位調(diào)制）。在非線性光學(xué)中，利用參量相互作用理論，可建立起聲光相互作用的統(tǒng)一理論，并且運(yùn)用動(dòng)量匹配和失配等概念對(duì)正常和反常聲光效應(yīng)都可作出解釋。當(dāng)超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，將引起介質(zhì)的彈性應(yīng)變作時(shí)間和空間上的周期性的變化，并且導(dǎo)致介質(zhì)的折射率也發(fā)生相應(yīng)變化。若時(shí)間允許，可改變光照強(qiáng)度(改變滑動(dòng)支架的位置)，重復(fù)前面的實(shí)驗(yàn)。根據(jù)表2數(shù)據(jù)，畫出三種太陽(yáng)能電池的短路電流隨光強(qiáng)變化的關(guān)系曲線。 由近及遠(yuǎn)移動(dòng)滑動(dòng)支架，測(cè)量距光源一定距離的光強(qiáng)I=P/S,P為測(cè)量到的光功率，S=。然后將“電壓輸出”接口的兩根連線互換，即給太陽(yáng)能電池加上反向的電壓。本實(shí)驗(yàn)提供的組件是將若干單元并聯(lián)。因此，多晶硅薄膜電池可能在未來(lái)的太陽(yáng)能電池市場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)地位。轉(zhuǎn)換效率ηs定義為： (2)Pin為入射到太陽(yáng)能電池表面的光功率。在一定的光照條件下，改變太陽(yáng)能電池負(fù)載電阻的大小，測(cè)量其輸出電壓與輸出電流，得到輸出伏安特性，如圖2實(shí)線所示。電流表：可以測(cè)量并顯示0～200mA的電流，通過(guò)“電流量程”選擇適當(dāng)?shù)娘@示范圍。圖4 太陽(yáng)能電池實(shí)驗(yàn)裝置光源采用碘鎢燈，它的輸出光譜接近太陽(yáng)光譜。與傳統(tǒng)發(fā)電方式相比，太陽(yáng)能發(fā)電目前成本較高，所以通常用于遠(yuǎn)離傳統(tǒng)電源的偏遠(yuǎn)地區(qū)，2002年，國(guó)家有關(guān)部委啟動(dòng)了“西部省區(qū)無(wú)電鄉(xiāng)通電計(jì)劃”，通過(guò)太陽(yáng)能和小型風(fēng)力發(fā)電解決西部七省區(qū)無(wú)電鄉(xiāng)的用電問(wèn)題。到達(dá)地球表面時(shí)，部分太陽(yáng)光被大氣層吸收，光輻射的強(qiáng)度降低。另一方面，煤炭、石油等礦物能源的使用，產(chǎn)生大量的COSO2等溫室氣體，造成全球變暖，冰川融化，海平面升高，暴風(fēng)雨和酸雨等自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，給人類帶來(lái)無(wú)窮的煩惱。1．HeNe激光管出光時(shí)，電極上所加的直流電壓高達(dá)千伏，要注意人身安全。當(dāng)波片的快慢軸平行于晶體的感應(yīng)軸方向時(shí)，輸出信號(hào)線性調(diào)制；當(dāng)波片的快慢軸分別平行于晶體的x、y軸時(shí)，輸出光失真，出現(xiàn)“倍頻”失真。但是這種方法對(duì)調(diào)節(jié)的要求很高，很難調(diào)到最佳狀態(tài)。1）極值法具體做法是：電源面板上的信號(hào)選擇開(kāi)關(guān)撥到“靜態(tài)”擋，晶體上只加直流電壓，不加交流信號(hào)，把直流電壓從小到大逐漸改變，輸出的光強(qiáng)將會(huì)出現(xiàn)極小值和極大值，相鄰極小值和極大值對(duì)應(yīng)的直流電壓之差即是半波電壓Uπ。一個(gè)暗十字圖形貫穿整個(gè)圖樣，四周為明暗相間的同心干涉圓環(huán)，十字形中心同時(shí)也是圓環(huán)的中心，它對(duì)應(yīng)著晶體的光軸方向，十字形方向?qū)?yīng)于兩個(gè)偏振片的偏振軸方向。3．光電接收器。調(diào)制信號(hào)可由機(jī)內(nèi)音樂(lè)片提供，此調(diào)制信號(hào)是用裝在面板上的“音頻”鍵來(lái)選擇三個(gè)信號(hào)中的任意一個(gè)信號(hào)。若把代入(18)式，經(jīng)類似的推導(dǎo)，可得 (22)即T∝cos2ωt，輸出信號(hào)仍是“倍頻”失真的信號(hào)。由(16)式可得到 (17)其中d和l分別為晶體的厚度和長(zhǎng)度。利