半导体泵浦连续激光器的调试及参数测量

半导体泵浦连续激光器的调试及参数测量 实验目的实验原理实验装置实验内容及结果思考练习

1.实验目的 • 加深理解驰豫和驰豫时间的概念； • 掌握测量激光晶体高能级驰豫时间的原理和方法； • 从激光晶体中获取连续激光；

2.实验原理 掺钕钨酸钾钆（Nd3+:KGd（WO4）2）晶体激光器的激发原理掺Nd3+的钨酸钾钆能级简图

激光器的泵浦方式 • 光泵浦 • 放电泵浦 • 热能泵浦 • 化学能泵浦 • 核能泵浦等

LD泵浦固体激光器的特点 • 光谱匹配性好 • 固体器件总体效率高 • 体积小、结构简单，使用寿命长 LD泵浦固体激光器的结构 • 直接端面泵浦 • 光纤耦合端面泵浦 • 侧面泵浦

激光系统结构图 激光系统结构图

Nd3+:KGd（WO4）2晶体的吸收光谱图 Nd3+:KGd（WO4）2晶体的吸收光谱图

驰豫和驰豫时间 驰豫——若该频率落在红外波段，即释放差额能量以热量的形式放出驰豫时间——弛豫过程所需的时间

实验原理图 工作原理图

3.实验装置 获取连续激光的实验装置图

测量激光高能级驰豫时间的实验装置

4.实验内容及结果 1.校准RDL组件的光轴：开启RDL，将RDL激光光束指向组件②中的激光晶体面，调整RDL的位置，使晶体表面的反射光斑与RDL白色端面上的小孔重合。 2.把IR输出镜片（组件③）加在装置上，沿导轨水平移动输出镜架底座，将输出镜片放置在距离激光晶体盒l=64mm的位置上（共振器稳定区）。调整输出镜架上的螺钉3a和3b，使从镜片两表面反射的RDL光斑与RDL白色端面上的小孔重合。有需要的话，水平旋转微调螺钉3e，让RDL光束的光斑在镜片中心。

3.开启泵浦激光电源（组件①），连续工作状态，调整泵浦电流至1.500A。 4.用IR-V转换器检查激光输出——用转换器白色那一面挡住激光输出光束，若有激光存在，则将在白色面上出现一个绿色的光斑。

5.如果激光器没有正常运作（无绿色光斑），则试着在两个角方向上调整输出镜架上的螺钉，并继续用IR-V转换器检测绿色光斑。 6.如果经过调整后出现绿色光斑，则调整输出镜架上的螺钉,使光束接近圆形的同时，试着使光束亮度更强（增强激光能量）。

4.实验内容及结果 7.将滤光片F（长通850nm）放置在与光电二极管PD相连接的滤光片座上，并将此组合件移向LD组件。F和PD组合件应尽量靠近组件②，但PD组件的面不可接触组件②，之间大约留出0.5-1.0mm的距离。 8.将LD电源的后面板的拨动开关拨至PULSE模式（默认脉冲持续时间为5ms，脉冲重复周期25ms）。在这种激光操作模式下，晶体将被激发出脉宽为5ms、周期为25ms的光脉冲。

9.将LD电流增加至0.5A。在示波器上将得到随自激辐射强度变化而变化的光电二极管信号图（脉宽5ms、周期25ms；连续矩形脉冲），如图所示。9.将LD电流增加至0.5A。在示波器上将得到随自激辐射强度变化而变化的光电二极管信号图（脉宽5ms、周期25ms；连续矩形脉冲），如图所示。 10.放大自激辐射脉冲的下降沿，测得最大值（Im）与相应于1/e（I）的强度值之间的时间t，即激光高能级的驰豫时间，约110us。

实验结果 光电二极管信号图如下图所示：

5.思考练习 • 请叙述四能级系统激光产生的原理，有无其他产生激光的能级系统? • 在光路的调准过程中要注意哪些问题？有哪些光路调准的方法？ • 驰豫时间反映了一个什么问题？如何测试？为什么？ • 请按光子能量大小排列：10um远红外、500MHZ无线电波、500nm绿光。 • “能级寿命只由自发辐射决定”对吗？为什么？

半导体泵浦连续激光器的调试及参数测量

半导体泵浦连续激光器的调试及参数测量

Presentation Transcript