レーザの不具合

質問

偏光解析の実験を行いたいと考えています。しかし、使用しているHe-Neレーザ(670nm、出力5mw）の焦点を無限大（平行光線）に合わせようと焦点を変更してもどうしても合わせることができません。さらに、レーザ照射口から40～50cmぐらいのところでは楕円形断面のレーザ光中の上下に明るい点が１つづつ見えます。まるで、レーザの焦点が上下２つに分かれてしまったかのように見えます。このレーザは１年前に購入したものです。レーザが故障してしまったのでしょうか？
　レーザを平行光線にする方法と上記のレーザ光断面に２つの明点ができてしまう原因について教えていただきたいです。お願いします。

回答No.3

noname#11476 · ベストアンサー

普通のHe-Ne Laser は TEM00が仕様になっています。
つまりTEM10になっていること自体が「故障状態」といえるわけです。
しかし、その原因を見つけられるかというとそれはかなり困難です。

一番可能性が高いのはHe-Neの場合は放電周りでしょう。
これはチューブの中か電源がどちらかが原因ですから、メーカ以外は判定できないと思いますよ。
（手の施しようがない）

ミラーを観察するのであれば、直接レーザ管のミラーをルーペなどで見るとか、他のレーザ光を当ててみるなどしないとだめでしょう。
（レーザ管は高電圧で駆動されていますから、危険が伴いますのでお勧めできません）

共振器が外部（つまりレーザ管の外にミラーが配置）共振器の構造であれば、ミラーのアライメントを取り直し、それでもだめであれば、緊急避難的にレーザ内部の光路中にピンホールを入れて強制的にＴＥＭ００にすることは可能ですが。
（自作レーザの場合で、実験の都合上安定共振器を組めない場合はよくモードがＴＥＭ００にならないことがあり、ピンホールで強制的にＴＥＭ００にしたりします。昔よく泣かされたことがあります。）
励起断面積の大きいレーザだとＴＥＭ００にならないことはあり、製品でもピンホールを初めから入れている場合がありますが、Ｈｅ－Ｎｅは大抵一体になっているので手の下しようがないですね。

では。

お礼

有難うございました。レーザが故障していることが分かっただけでも大変助かりました。

回答No.2

First_Noel

遠い昔にビームエキスパンダとコリメータを用いた記憶があります．

お礼

御回答有難うございます。そのような装置類を加えると装置全体が大掛かりになってしまうために私の場合は使えそうにありません。

回答No.1

noname#11476

ご質問でのお話、

>レーザ照射口から40～50cmぐらいのところでは楕円形断面のレーザ光中の上下に明るい点が１つづつ見えます

はレーザが出た後に途中に何も光学系を入れていなくてレーザから出た光をそのまま観察していますね？

観察されたそのパターンＴＥＭ１０モードのパターンと思われます。
通常のＨｅ－ＮｅレーザはＴＥＭ００モード（中心が明るい円形のビーム形状）ですが、何らかの問題があるとそのようになることがあります。
レーザの共振器のアライメントが狂っている、ミラーに何らかの損傷がある、中の放電がうまくいっていない、レーザ媒質（ガス）に問題があるなどが考えられます。
大抵Ｈｅ－Ｎｅレーザは外部ミラーではなく、レーザ管の端面自体にミラーを蒸着してあることが普通なので、アライメントというのはこの場合考えられません。
原因が電源部であれば電源部の修理など、でなければレーザ管を取り替えないといけないと思われます。

古くなると点灯当初ＴＥＭ００モードで発振しなくて、１時間くらい点灯して暖気すると改善することはありますが、どちらにしても寿命間近と思われます。
（電源部でなければ）

残念ながらそのようなビームですときれいな平行光を作ることは困難です。

では。

お礼

御回答有難うございます。早速、別の電源を使って試してみます。ところで、レーザ自身の故障を自分で確認できる方法はあるでしょうか？焦点をずらしてレーザ径を大きくしてみてレーザの干渉縞を見ることでミラーの傷が見れないかと思いましたがよく分かりませんでした。お願いします。