激光器-实验报告模板

半导体泵浦固体激光器技术研*物理学 学号1064nm透射率两个参数进行了研究,并对与Nd:YAG两种晶体构成的激光器的功-功转换效率进行了测量.再加入产生调Q脉冲,激光.综上,本实验对半导体泵浦固体激光器的许多技术细节进行了初：半导体泵浦激光器，功-功转换效率，调Q半导体泵浦固体激光器（DiodePumpSolidStaaserDPSSL）是近年来发展最快的激光器DPSSL利用输出固定波长的半导体激光器进行泵浦,被称为第二代的激光器.这种激光器有高效率、长、高光束质量、高稳定性、结构紧凑等诸多优点.下面我简要介绍几个DPSSL的技术,将在实验中对这些技术进行仔细的.DPSSL的工作原* Figure1DPSSL与所有激光器一样,DPSSL主要由三部分构成:泵浦,增益介质,激光腔.DPSSL(LD)的光束发散角较大,需要通过光束变换把其主要能量耦合在增益介质(激光晶体)上.我们采用组合透镜法进行耦合.Fig1LD的能量耦合在激光晶体上,再通过一个平面镜与一个凹面镜构成的平凹腔形成稳定的输出模.其中凹面镜有一定的透过率.这样就构成了一个半导体泵浦固体激光器.DPSSL的调Q技调Q技术又称式可饱和吸收调Q.调Q晶体的透过率随光强改变,将其置于谐振腔内时,在激光振荡的初始阶段,晶体的透过率低.随着泵浦光的作用,粒子数反转增强,腔内光子数增加.此时调Q晶体的透过率由于非线性效应突然增大,光子数密度增加,形成激光振荡.随着之后高能级布居数的减小,光子数减小,调Q晶体透过率逐渐恢复到初始值,脉冲结束.本实验中,选用晶体作为调Q晶体.DPSSL的倍频技KTP1064nm532nm多的细节在讲义上已有,就不赘述了.首先搭建DPSSL光路,测定半导体泵浦固体激光器的功-功转换效率.然后,在腔中加入调Q晶体,观测调Q法产生的光脉冲信号.最终,把腔里的调Q晶体换成倍频晶体,观测倍频光产生的特点实验装置类似于Fig1,使用的是808nm的泵浦源.不过因为LD的辐射不是单向的,所以要在光路末端加入一个准直器,用来辅助定光心.调在环境下校准好功率计,然后测量泵浦在不流下的输出光强.结Fig2所示,0.4A是半导体激光器泵浦的阈值电流,此后的输出光Figure2I-P0.4A是半导体泵浦激光阈值.0.4A时,功率对电流是线性响应晶体,调节好晶体的位置与倾角.再加入透射率为3%的输出镜,调节其位置与倾角.前后移动输出镜,用红外显示卡观察,应看到激光此时,已经实现了半导体泵浦的固体激光器.分别安装3%与8%透射率的输出镜,分别优化光路,测量在1.60A时它们的输出功率.得到在1.60A输出的激光强度反而更高.这是因为输出镜起到限制腔内光子数的功能,如果透射率过高,则局限在腔内的光子减少,从而使激光强度减弱.下一步,分别使用晶体与Nd:YAG晶体,改变激光二极管的电流,测量它们在不同泵浦功率下输出的激光功率,并计算功-功转换效率.Figure3两种晶体的功-图中黑色为实验测量值,蓝色直线是对其进行线性拟合得到的结果.对于晶36%.Nd:YAG39%.如Fig3所示,DPSSL的输出功率与泵浦功率呈近似线性关系,对于36%.Nd:YAG39%.转换效率在不同晶体上有微小区别,在调节误差范围之内.看到,DPSSL有着较高的转换效率.调Q法产生脉冲下面来研究调Q法产生脉冲激光的特点首先使用Nd:YAG晶体与3%透射率的输出镜产生DPSSL.Q率,重复频率与脉宽如下表:表1.调Q脉冲与泵浦源的泵浦电流激光平均功率脉冲频率脉宽泵浦功率脉冲峰值功率略有减小,基本不变.按照脉冲峰值功率=平均功率/脉冲频率/脉宽来估算脉冲的峰值功率,可以看出脉冲的峰值功率随泵浦功率增加而增加.DPSSLKTPKTP1064nm532nm绿光.KTP晶体,可以看到绿光周1.7A0.269W;绿光最暗时,测量得激光总功率为0.315W. (1)已知,,,L=5mm.KTP有.查到室温下KTP晶体的色散关系方程为(2)计算得到n=3.348.代入倍频转换效率公式,算出结本实验中,作者从最基本的光学元件起步进行了半导体泵浦激光器的搭建,并利用调Q晶体实现了脉冲激光,利用KTP倍频晶体实现了532nm绿光激光器.实验中,作者测量了用与Nd:YAG这两种不同增益介质构成的DPSSL的功-功转换效率,均在35%-40%之间.使用进行调Q,测频率上升,脉宽基本不变,峰值功率增加.最后,利用KTP晶体的倍频特性搭建了532nm绿光激光器,理论计算得到转换效率约为.致感谢同组同学的帮助,也感谢蒋莹莹老师的悉心指导[1],,,等.LD泵浦Nd:YVO4水热法KTP腔内倍频绿光的研究[J].光电子技术,2008,27(3):195-197.[2]， 近代物理实验(，高等教育[3],,,等.水热法KTP倍频转换效率性能的研究[J].光电子技术,2008,28(2):109-112.[4]2007非线性光学物理(NikogosyanD.NonlinearOpticalCrystals:ACompleteSurvey:AComple