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1、实验一 半导体泵固体激光器系列实验一、实验内容：1.半导体固体泵激光器的调节2. 半导体固体泵激光器输入输出特性的研究二、实验仪器：三、实验原理及方法：1.利用氦氖激光器自准直泵浦源、倍频晶体、输出镜。调节输出镜位置与俯仰角，观察绿光输出强度至最大。2.将滤色镜放置于输出镜前，调节激光器电流，从0起没10mA记录激光功率。整理数据得出特性。四、实验结果与分析2.LD电流/mA0102030405060708090P/uW1.781.831.911.801.821.841.831.771.711.73LD电流/mA100110120130140150160170180190P/uW1701.77
2、1.702.072.142.302.502.883.704.58LD电流/mA200210220230240250260270280290P/uW5.497.028.8410.8413.417.421.626.532.139.5LD电流/mA300310320330340350360370380390P/uW47.168.273590.0101.4111.4123.8142.5155.0152.5LD电流/mA400410420430440450460470480490P/uW165.4169.0147.6160.1174.41861192.4217241197输出特性：由上图可知，阈值在20
3、0mA附近五、实验收获与意义半导体固体泵激光器输出功率随输入电流的增大而增大。即使有KDP晶体倍频，但是依旧无法保证产生的光中全部成分都在绿色部分，所以实验中使用滤色片显得很重要能够很大程度上减少杂色光的影响。六. 思考题：1.晶体中央小白点是什么？答：是泵浦源的光汇聚成的，在激光未形成前，泵浦源的光未被吸收2. 绿光的输出和二倍频角度调谐答;激光通过倍频晶体，频率变为两倍，正好处于绿光频谱范围内，只有在相位匹配时才可实现倍频，所以要调整倍频晶体角度。实验二 固体激光器实验一、 实验内容：1、固体激光器的调节 2、固体激光器静态输入输出特性研究 3、固体激光器动态输入输出特性研究(被动调Q)二
4、、实验仪器：三、实验原理和方法1、 固体激光器的调节方法：利用经准直的半导体激光束准直固体激光器的工作物质、全反射镜和输出镜。调整各元件使它们轴向对中央使它们对半导体激光的反射光斑重合。2、 固体激光器静态输入输出特性研究方法：以10V到20V的间隔，测量固体激光器静态输入输出特性，观察激光器静态输出波形。3、 固体激光器动态输入输出特性研究方法：将Q开光放入光路中，以10V到20v的间隔，测量固体激光器动态输入输出特性，观察激光器输出波形。四、实验结果与分析静态输入输出电压/V650660670680690700710720730740能量/mJ56.462.070.775.680.783.
5、285.688.297.1100.2750760770104.7113.1109.1调Q输入输出电压/V650660670680690700710720730能量/mJ12.212.412.512.613.515.124.724.925.274075076077078079025.325.539.940.140.340.5根据数据做出来的图形可以看出调Q之后的输出功率应该是阶梯状的，通过调节谐振腔，可以看到第二阶梯，大约在40mJ左右。五、 实验收获与意义通过本次实验，了解了固体激光器的结构及特性，切身体会到了调Q给激光器带来的改变。实验是要注意调零注意安全。六 思考题1. 豫弛震荡波形与调q
6、波形区别答：弛豫震荡在阈值附近有许多小尖峰脉冲组成，调q波形是上升沿很陡的巨脉冲，且能量高于弛豫震荡2. 激光脉冲的测量方式答：使用光电二极管，要考虑二极管的响应速度和能接受的光强。实验三 半导体激光器系列实验一、实验内容：1、半导体激光器发散角测量 ；2、半导体激光器偏振性测量；3、半导体激光器输入输出特性测量；4、半导体激光器的光谱特性分析二、实验仪器：半导体激光器、 电脑，多通道光谱分析仪，转台，偏振片，导轨架，光功率计三、实验原理及方法：1光束的空间分布由发射角来进行度量的。发散角的定义为：光强下降为最大值的e分之一或一半时所对应的光束空间分布角度为器件的发散角。发散角在两个方向上分别
7、为平行于PN结的发散角（Z方向)和垂直于PN结的发散角（XY面）。和的情况如图。 与其他类型的激光器相比，半导体激光器的发散角要大的多，一般在45度左右，/在10度左右。这是由于半导体激光器的谐振腔及发光面很小所造成的。半导体激光器相当于一个矩形波导腔其垂直于PN结方向的尺寸狭窄，衍射作用较强，而平行于PN结方向有较大的宽度，相应的衍射作用较小，故其要大于。对于一个均匀的PN结器件，可以把它看作发光面为（d为有源区厚度，w为有源区宽度）的相干光源。其辐射图样应与一个矩形狭缝的衍射图样大致相同。光束发散分布示意图如图所示。 使用转台结合光功率计，转动转台记下光功率计的数值测量半导体激光器的发散角
8、2结合偏振片转动偏振片读出光功率计上的数值大小找到最大值和最小值从而测量半导体激光器的偏振性 3半导体激光器的输出功率与电流的关系的特性曲线（P-I特性曲线)如图所示。 当激光器的正向偏置有注入电流时就有光输出，一开始输出效率很低，即曲线的斜率很小，这一阶段是自发辐射发光阶段。注入电流增加到一定值后，发光效率开始增加，P-I曲线开始向上弯曲成直线，表明受激辐射发光开始起作用，并逐渐加大比重，载流子复合转化为受激光辐射即粒子数反转达到光子在腔中所得到的增益与受到的损耗相等时，光子才能获得净增益并在腔中振荡激射，此后，光输出功率随电流陡峻上升。光子在谐振腔内振荡放大开始出现，增益所必须满足的条件成
9、为阈值条件，这时电流值被称为阈值电流，所以当时LD才发出激光。改变温度可以得到不同的P-I曲线及阈值电流。调节半导体激光器的电流大小观察功率仪的数值画出输入输出特性曲线找到半导体激光器的阈值 4使用调节台，使用耦合镜，将激光耦合进入多通道分析仪。这个过程中将多通道分析仪的档位调节至观察档，使用光谱分析软件，测量半导体激光器的激发光谱，测量时将多通道分析仪的档位调节至CCD档，逐渐减小半导体激光器的输入，结合上一步测量的输入输出特性测量半导体激光器的荧光光谱。四、实验结果与分析1、（）89908988878685P（mW）0.1390.5081.0731.3060.94305730.193（）8
10、7888990919293P（mW）0.0530.1870.4020.5840.6070.4200.131取光强下降为最大值的1/e所对应的光束空间分布角度为半导体激光器和的发散角，由图可知，约为6，约为32、在偏振性测量中，能量最大处是3160 时为2.54mW 最小是在44o 时为16uW 可见半导体激光器产生的光是有偏振性的Imax=2.54mW，Imin=16uW，偏振度计算公式：=（2.54-0.016）/（2.54+0.016）98.73、I(mA)1012141618202224P(mW)-0.02-0.02-0.010.170.891.592.172.64从数据上可以很明显的看
11、出大约在15mA处为激光器的阈值。4、 当激光器输入高于阈值时，得到的激光光谱图如下：当激光器输入低于阈值时，得到的荧光光谱图如下：五、实验收获与建议通过这次实验，并观察到了荧光谱和激光谱的区别。学会测量半导体的阈值电流，同时也对半导体激光器的偏振性有了更深刻的认识。六 思考题1. 半导体激光器发散角特点及成因答：发散角在10度左右，主要因为腔长较短2. 多通道分析仪原理答：激光经平面光栅发生衍射从零级开始向左右两侧为更高级次衍射，经CCD转化为电信号即可得到光谱分布。 实验四 一 实验仪器 半外腔HE-NE激光器 光功率计 扫描干涉仪二 实验步骤 1.预热激光器20min 2.每隔3min测
12、一组数据，测其稳定性 3.测量激光器模式间隔 ：模式频率间隔 T1：重复模式时间间隔 T2：相邻模式时间间隔 T1/3.75GHz=T2/三 实验结果 1.稳定性次数12345678910功率uw545548550539534533524530532524 2.激光器模式分析T1=4*500us=2msT2=1*200us=0.2ms=0.375GHz六 思考题1. HE-NE激光器工作原理答：氦氖激光器为四能级系统，工作物质是氖，氦气用于提高泵浦效率，氦原子被高速电子激发，将能量传递给氖，激发的氖发生跃迁，并产生激光。2. 扫描干涉仪的工作原理答：利用压电陶瓷长度随电压变化，从而改变腔长，通过加载锯齿波电压扫描入射激光，再将接受到的光信号变化通过光功率计接到示波器，即可观察。
