1、佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告課程名稱 光電信息與技術(shù)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 半導(dǎo)體泵浦固體激光器綜合實(shí)驗(yàn) 專業(yè)班級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 成 績(jī) 日 期 2016年4月11日1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆瞻雽?dǎo)體泵浦固體激光器的工作原理和調(diào)試方法；了解固體激光器倍頻的基本原理；二、實(shí)驗(yàn)儀器半導(dǎo)體泵浦固體激光器三、實(shí)驗(yàn)原理1半導(dǎo)體激光泵浦固體激光器工作原理：直接耦合、間接耦合、光纖耦合。2激光晶體：選擇合適的激光晶體，在一定的運(yùn)轉(zhuǎn)方式下，獲得高效率的激光輸出。3端面泵浦固體激光器的模式匹配技術(shù)： 激光晶體的一面鍍泵浦光增透和輸出激光全反膜，并作為輸入鏡，鍍輸出激光一定透過(guò)率的凹面鏡作為輸出鏡。這種平凹腔容易形成

2、穩(wěn)定的輸出模，同時(shí)具有高的光光轉(zhuǎn)換效率。4半導(dǎo)體激光泵浦固體激光器的倍頻技術(shù)：光波電磁場(chǎng)與非磁性透明電介質(zhì)相互作用時(shí)，光波電場(chǎng)會(huì)出現(xiàn)極化現(xiàn)象。當(dāng)強(qiáng)光激光產(chǎn)生后，由此產(chǎn)生的介質(zhì)極化已不再是與場(chǎng)強(qiáng)呈線性關(guān)系，而是明顯的表現(xiàn)出二次及更高次的非線性效應(yīng)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1. LD安裝及系統(tǒng)準(zhǔn)直（1）將LD電源接通。通過(guò)上轉(zhuǎn)換片觀察LD出射光近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)的光斑。測(cè)量LD經(jīng)快軸壓縮后的閾值電流和輸出特性曲線。（2）將耦合系統(tǒng)、激光晶體、輸出鏡、Q開(kāi)關(guān)、準(zhǔn)直器等各元器件安裝在調(diào)整架和滑塊上；（3）將準(zhǔn)直器安裝在導(dǎo)軌上，利用直尺將其調(diào)整成光束水平出射，中心高度50mm，水平并且水平入射在激光晶體中心位置； （

3、4）通過(guò)調(diào)整架旋鈕微調(diào)耦合系統(tǒng)的傾斜和俯仰，使晶體反射光位于準(zhǔn)直器中心，并且準(zhǔn)直光通過(guò)晶體后仍垂直進(jìn)入LD；（5）通過(guò)調(diào)整架旋鈕微調(diào)Nd:YAG晶體的傾斜和俯仰，重復(fù)上一步的調(diào)節(jié)步驟。（6）在準(zhǔn)直器前安裝T1輸出鏡，調(diào)整旋鈕使輸出鏡的反射光點(diǎn)位于準(zhǔn)直器中心。2.半導(dǎo)體泵浦固體激光器實(shí)驗(yàn)（1）在準(zhǔn)直器前安裝T1輸出鏡，調(diào)整旋鈕使輸出鏡的反射光點(diǎn)位于準(zhǔn)直器中心。根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置圖設(shè)置其與晶體之間的距離。打開(kāi)LD電源，緩慢調(diào)節(jié)工作電流到1.3A。微調(diào)輸出鏡傾斜和俯仰使系統(tǒng)出光，然后微調(diào)激光晶體、耦合系統(tǒng)，使激光輸出得到最大值；（2）將LD電流調(diào)到最小，然后從小到大漸漸增大LD電流，從激光閾值電流開(kāi)始，每

4、格0.2A測(cè)量一組固體激光器系統(tǒng)輸出功率。結(jié)合LD的功率-電流關(guān)系，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上繪出激光輸出功率-泵浦功率曲線；（3）更換為T(mén)2輸出耦合鏡，重復(fù)3.b、3.c的步驟，測(cè)試不同LD電流下的激光輸出功率；（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和曲線，計(jì)算兩種耦合輸出下的激光斜效率和光光轉(zhuǎn)換效率，并作簡(jiǎn)要分析。3. 半導(dǎo)體泵浦固體激光器調(diào)Q實(shí)驗(yàn)（1）安裝Cr4+:YAG晶體，在準(zhǔn)直器前準(zhǔn)直后放入諧振腔內(nèi)。LD電流調(diào)到1.7A，觀察輸出的平均功率，微調(diào)調(diào)整架，使激光輸出平均功率最大；（2）降低LD電流到零。然后從小到大緩慢增加，測(cè)量1.7A、2.0A、2.3A時(shí)輸出脈沖的平均功率；（3）安裝探測(cè)器，取三個(gè)不同的LD工作電

5、流（1.7A、2.0A、2.3A），分別測(cè)量輸出脈沖的脈寬、重頻；（4）計(jì)算不同功率下的峰值功率，對(duì)不同功率下的輸出脈沖進(jìn)行對(duì)比，并作簡(jiǎn)要分析。4. 半導(dǎo)體泵浦固體激光器倍頻實(shí)驗(yàn)（1）將輸出鏡換為短波通輸出鏡，微調(diào)調(diào)整架使其反射光點(diǎn)在準(zhǔn)直器中心。打開(kāi)LD電源，取工作電流1.7A，微調(diào)輸出鏡、激光晶體、耦合系統(tǒng)的旋鈕，使輸出激光功率最大；（2）安裝KTP晶體（或LBO），在準(zhǔn)直器前準(zhǔn)直后放入諧振腔內(nèi)，倍頻晶體盡量靠近激光晶體。調(diào)節(jié)調(diào)整架，使得輸出綠光功率最亮；然后旋轉(zhuǎn)KTP晶體（或LBO），觀察旋轉(zhuǎn)過(guò)程中綠光輸出有何變化；五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理電流（mA）泵浦功率(mW)激光功率(mW)00.0

6、3-0.080.20.1-0.080.40.56-0.080.61050.730.82321.711.03533.401.24698.101.458522.21.670236.71.881151.22.092068.21. 電流泵浦功率T1=泵浦功率/電流=4602. 電流激光輸出功率3. 泵浦激光功率六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及其分析見(jiàn)上圖，在無(wú)任何透鏡的情況下，泵浦的輸出功率與電流成正比關(guān)系。在電流達(dá)到0.4mA時(shí)，泵浦被激發(fā)，功率成線性增長(zhǎng)。在加裝了透鏡組成激光發(fā)射儀后，功率發(fā)生了明顯的下降，而且不再呈現(xiàn)線性變化。七、分析討論1. 半導(dǎo)體激光器（LD）對(duì)環(huán)境有較高要求，因此本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)需放置于

7、潔凈實(shí)驗(yàn)室內(nèi)。實(shí)驗(yàn)完成后，應(yīng)及時(shí)蓋上儀器罩，以免LD沾染灰塵。2. LD對(duì)靜電非常敏感。所以嚴(yán)禁隨意拆裝LD和用手直接觸摸LD外殼。如果確實(shí)需要拆裝，請(qǐng)帶上靜電環(huán)操作，并將拆下的LD兩個(gè)電極立即短接。3. 不要自行拆裝LD電源。電源如果出現(xiàn)問(wèn)題，請(qǐng)與產(chǎn)家聯(lián)系。同時(shí)，LD電源的控制溫度已經(jīng)設(shè)定，對(duì)應(yīng)于LD的最佳泵浦波長(zhǎng)，請(qǐng)不要自行更改。4. LD、耦合系統(tǒng)、激光晶體，兩兩滑塊之間距離大約為32mm、8mm，經(jīng)調(diào)整好以后最好不要隨意變動(dòng)，以免影響實(shí)驗(yàn)使用。5. 準(zhǔn)直好光路后需用遮擋物（如功率計(jì)或硬紙片）擋住準(zhǔn)直器，避免準(zhǔn)直器被輸出的紅外激光打壞。6. 實(shí)驗(yàn)過(guò)程避免雙眼直視激光光路。人眼不要與光路處與同一高度，最好能帶上激光防護(hù)鏡操作。八、思考題1. 什么是半導(dǎo)體泵浦固體激光器中的光譜匹配和模式匹配？答：光譜匹配指泵浦光光譜與激光介質(zhì)吸收譜吻合。模式匹配是指泵浦光斑整形后尺寸與激光諧振腔基模振蕩光斑尺寸接近。2. 可飽和吸收調(diào)Q中的激光脈寬、重復(fù)頻率隨泵浦功率如何變化？為什么？答：可飽和吸收調(diào)q泵浦光功率越高重復(fù)頻率越高，脈寬通常越窄，因?yàn)檎袷幗⒓涌?，振蕩次?shù)也增多。實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容：一.實(shí)