激光纵模分裂和模竞争的实验教学

【作者】 郝辉； 王鸣；

【机构】 南京师范大学物理科学与技术学院；

【摘要】 光学实验是“光学”教学中的重要组成部分,是检验光学理论的正确与否的重要途径,也是学生真正掌握光学知识的必要途径。在光学教学中应该理论和实验并重。光学中的偏振、双折射以及激光原理中的纵模、出光带宽、烧孔和模竞争效应等是光学课程教学当中的比较难以理解的物理概念。如何通过实验的方法,使学生能够直观的观察激光器中的纵模及其偏振状态,纵模分裂和模竞争等物理现象,把枯燥的物理问题变得生动形象,必然能够使得他们加深对物理概念的理解和掌握。我们在教学过程当中使用了氦氖激光偏振、纵模、纵模分裂和模竞争教学实验系统,该套系统由清华大学精密测试技术实验室研制,主要由激光频率分裂激光器、扫描干涉仪、示波器和驱动电源构成。根据形成光驻波的条件,激光波长和谐振腔的光学长度之间应满足一定的关系。激光频率分裂激光器的开放腔内放入一片晶体石英,由于双折射效应,在谐振腔中分成o光和e光,由于它们在晶片中有不同的折射率,因而有不同的光程,导致频率不同,发生频率分裂。激光器射出的激光,射入F-P扫描干涉仪,经扫描干涉仪的探测器接收后,输入到示波器,在示波器的显示屏上就可以看到激光纵模及其分裂和模竞争等现象。实验教学过程中学生还掌握了氦氖激光器的调整方法,扫描干涉仪的使用等实用技术。通过实验的操作和分析,促进学生对物理概念的同时,也提高了光学实验操作技能,取得了良好的教学效果。更多还原