Эволюция выходной мощности и поляризации мод при установлении стационарного теплового режима в двухмодовых гелий-неоновых лазерах

Abstract

Helium-neon lasers of various types are widespread and used in various fields and sectors of economic and scientific activities. The aim of this work was to study the evolution of output and some other laser parameters when setting the stationary working thermal conditions. The article presents the first part of the study material on behavior of some low-power dual-mode helium-neon lasers in the process of establishing a stationary thermal regime. Several instances of such lasers were studied (from 3 to 6 depending on the experiments). We attempted to understand the causes and evolution of the fluctuations of the laser power output. Also we consider the behavior of individual longitudinal modes amplitude and their polarization in the first 10 to 30 minutes after the start, when the thermal expansion of main laser elements leads to a noticeable change in their output parameters. Experiments and optical circuit systems using polarization and interference devices such as a Wollaston prism, Fabry-Perot and other original devices described. In this experimental study we investigated output characteristics of multiple instances of a helium-neon lasers dual mode type LGN-207A, LGN-207B ranging from 1 to 2.2 mW, the radiation which has not clearly marked polarization. Even with such a small sample we showed that: a) the emission behavior of different specimens of these lasers in the first 30 minutes, is markedly different from each other; b) there are lasers in which “jump” modes are minimal or non-existent; c) when even small electrical breakdown in the tube or the power supply occurs, polarization characteristics of lasers become chaotic. We hope that the results will allow experimenters and designers to make more confident selection of laser technology for the acquisition of the measuring instrument and research complexes.

Гелий-неоновые лазеры различных типов являются весьма распространенными и применяются в самых различных областях и отраслях хозяйственной и научной деятельности. Цель настоящей работы состояла в изучении эволюции выходной мощности и некоторых других параметров лазеров при установлении рабочего теплового режима. В статье представлена первая часть материалов изучения поведения некоторых параметров маломощных гелий-неоновых двухмодовых лазеров в процессе установления стационарного теплового режима. Изучена работа нескольких экземпляров таких лазеров (от 3 до 6 в зависимости от экспериментов). Предпринята попытка разобраться в причинах эволюции и флуктуаций выходной мощности лазеров, мощности отдельных продольных мод и изменения их поляризации в первые 10-30 мин после начала работы лазеров, когда тепловое расширение основных элементов лазеров приводит к заметному изменению их параметров. Описаны эксперименты и оптические схемы установок с применением поляризационных и интерференционных приборов, таких как призма Волластона, интерферометр Фабри-Перо и некоторые другие оригинальные устройства. В настоящей экспериментальной работе изучались выходные характеристики нескольких экземпляров гелий-неоновых двухмодовых лазеров типа ЛГН-207А, ЛГН-207Б мощностью от 1 до 2,2 мВт, излучение которых не обладает четко выраженной поляризацией. Даже при такой малой выборке показано, что: а) поведение излучения различных экземпляров этих лазеров в первые 30 мин заметно отличается друг от друга; б) существуют лазеры, в которых «перескоки» мод минимальны или отсутствуют; в) при даже малом электрическом пробое в трубке или блоке питания поляризационные характеристики лазеров приобретают хаотический характер. Мы надеемся, что результаты работы позволят экспериментаторам и конструкторам более уверенно производить отбор лазерной техники для комплектования измерительных и исследовательских приборных комплексов.