激光基础——半导体泵浦全固体激光器 实验步骤.ppt

固体激光器的装调及选模实验 综合研究型实验 目 录 一 简 介 一 简 介 一 简 介 二 实验目的 三 实验原理提示 工作物质 光学谐振腔 最常见的激光谐振腔是由相 对的两个球面镜或平面镜构成的。 典型的谐振腔结构有平平腔、平 凹腔、凹凸腔、共焦腔等。本实 验选用平凹腔，由一个平面镜和 一个凹面镜构成，凹面镜作全反镜，镀1064nm全 反膜；平面镜作输出镜，镀1064nm部分反射部分透 射膜。 泵浦系统 泵浦系统的作用是为工作物质达到粒子数反转分布提供必要的能量，并控制激光器按使用要求正常运转。它主要由泵浦光源，聚光腔和电气系统组成。常用的泵浦光源有弧光放电灯，半导体激光器等。其中氙灯和氪灯不仅辐射强度和辐射效率高，而且具有较宽的发射谱带，并与Nd3+：YAG等的吸收谱有较好的匹配，所以被普遍使用。通常脉冲激光器选用氙灯，连续激光器则选用氪灯。本实验即为氙灯泵浦。 横模的选择技术 腔内电磁场在垂直于其传播方向Z的横向X-Y面内存在的稳定的场分布，称为横模。选取横模技术就是使激光器处于单横模TEM00状态运转，抑制各高阶模振荡。 四 实验装置及仪器 五 实验操作提示 五 实验操作提示 调整过程： 1 将LD置于被调光路的一端，来回拉动小孔光阑并调节LD的调整架，使光束始终通过小孔中心。 2将全反射、部分反射镜以及聚光腔分别放置在导轨上，并调整各光学元件的位置，使透过的LD光束从光学元件的中心通过并有少量反射，则可观察到各自的反射像点。借助调整各光学元件的方位角和俯仰角，可使反射光点均正好打在小孔光阑的中心上，这说明所有的调整元件都与激光光束方向垂直，便可认为它们之间是互相平行的。 3 接好电气系统，检查无误后使激光器运转。再微调腔镜，至使输出光在感光相纸上打出圆整均匀的焦斑为止。 五 实验操作提示 五 实验操作提示 五 实验操作提示 在测量激光脉冲宽度时，一般选用同步示波器，为了不失真的展现脉冲波形，示波器的通频带宽应与被测激光脉冲的宽度相适应。通过在示波器上获得的波形读出脉冲宽度。 五 实验操作提示 5 发散角的测量 由于光束在传播时逐渐发散，在光线的传播方向， 垂直于波前的方向，是两条双曲线。双曲线的渐近 线与z轴的夹角为θ，当z趋近于无穷远时， θ=arctg[w(z)/z] ≈arctg(λ/πw0) ≈ λ/πw0 则发散角为2θ ≈ 2λ/πw0 五 实验操作提示 测量方法：（1）烧蚀法 输出镜后放置一已知焦距为 f 的凸透镜，将相纸置于焦平面上，激光巨脉冲经透镜聚焦后在相纸上烧蚀一个光斑。测得光斑的轮廓尺寸（光斑直径）wb，则发散角 θ ≈ wb /f 本实验采用的即为烧蚀法，如图所示： 五 实验操作提示 （2）套孔法 如图所示，在输出镜后放置一已知焦距f的凸透镜，在透镜的焦平面上放置一个多孔光阑，使光阑中心与激光焦平面上的斑点中心重合，在光阑后面的卡计1接收通过光阑的那部分能量E’与分光板反射光路上的卡计2测量的总能量E有： E’/E=1-exp（-2a2/w2）， 当E’/E=87%时，认为焦面上的光斑半径wf=a，根据wb=fθ，计算出发散角 θ=wb/f 五 实验操作提示 （3）扫描法 对于脉冲输出的激光束，较先进的测量光斑的方法是应用CCD光电列阵探测器，当经透镜成像在焦面上的光斑照射在CCD上时，CCD把光信号转换为电信号，CCD表面上各点光强的变化转换为相应的电荷多寡的变化。经转换即可将各点的光强分布图描绘出来。 若中心光强为PMAX，则PMAX/e2点至中心的间距wf可从光强分布图中获得。根据θ ≈ wf /f 可算出激光远场发散角2 θ 。 实验二 加小孔光阑进行选模，测试加小孔 光阑之后的输出能量 六 实验结果 六 实验结果 六 实验结果 3 激光脉冲波形 5 选用焦距f=1m的凸透镜，在注入电压680V时，采用烧蚀法在焦平面处获取光斑，测得光斑的直径为4.8mm，利用公式 θ=wb/f可得，发散角θ=4.8mrad。 六 实验结果 4 峰值功率的计算 思考问题 七 注意事项 参考书目 LOGO 长春理工大学 固体激光实验室 2. 实验目的 3. 实验原理提示 4. 实验装置及仪器 5. 实验操作提示 6. 实验结果 1. 简 介 7 .注意事项 激光的发展简史 1916年，爱因斯坦提出了“受激辐射”的概念，