激光實驗報告

-.z.激光技術實驗報告實驗名稱：氦氖激光器實驗一．實驗內(nèi)容：1、氦氖激光器的調(diào)節(jié)；2、氦氖激光器的輸出功率；3、氦氖激光器的發(fā)散角測量；4、氦氖激光器的模式分析二．實驗儀器和方法：儀器：氦氖激光器實驗臺，光功率計，鋸齒波發(fā)射器，示波器，刀口，反射鏡等實驗方法：1使用自準直法：用已有的準直氦氖激光器，先調(diào)節(jié)氦氖半腔激光器，然后參加輸出鏡，利用準直氦氖激光器調(diào)節(jié)輸出鏡，使全反鏡和輸出鏡平行，滿足激光產(chǎn)生的條件。2固定輸出鏡，調(diào)至有激光輸出，旋轉輸出鏡傾斜旋鈕，配合功率計，將輸出調(diào)至最大，在激光器點燃20分鐘后，測量氦氖激光器的輸出功率隨時間的變化。3利用刀口法測量法，測量功率隨刀口位置的變化曲線，測量傳輸距離，通過數(shù)據(jù)分析得到氦氖激光器的光斑直徑，發(fā)散角。4將氦氖激光器，掃描F-P腔，光電探測器依次排列，并調(diào)整至共軸，接示波器，在一個上升沿中觀察氦氖激光器模式，調(diào)節(jié)輸出鏡，觀察不同諧振腔的模式并測量模式間頻率間隔。三.實驗結果與分析在調(diào)整過程中，氦氖激光器已經(jīng)調(diào)節(jié)完畢。而且由于儀器的問題，可調(diào)節(jié)的范圍很小，細小的變動可能會導致激光無法產(chǎn)生。刀口寬度mm00.050.100.150.200.250.300.350.400.450.500.550.60功率P/uW0000000.10.20.20.40.50.70.9刀口寬度mm0.650.700.750.800.850.900.951.001.051.11.151.21.25功率P/uW1.21.41.62.02.43.03.54.65.25.86.98.39.6刀口寬度mm1.301.351.401.451.501.551.601.651.701.751.801.851.90功率P/uW11.61314.317.719.922.525.528.332.636.339.442.846.4刀口寬度mm1.952.002.052.102.152.202.252.302.352.402.452.502.55功率P/uW49.354.660.064.070.075.882.085.092.2102.2108.4109.0110.0刀口寬度mm2.602.652.70功率P/uW110.0110.0110.0四．實驗收獲與建議實驗名稱：半導體激光器實驗實驗內(nèi)容：半導體激光器發(fā)散角測量；半導體激光器偏振性測量；半導體激光器輸入輸出特性測量；4、半導體激光器的光譜特性分析二．實驗儀器和方法儀器：半導體激光器、電腦，多通道光譜分析儀，轉臺，偏振片，導軌架，光功率計方法：1轉動轉臺記下光功率計的數(shù)值，測量半導體激光器的發(fā)散角2轉動偏振片，讀出光功率計上的數(shù)值大小，找到最大值和最小值從而測量半導體激光器的偏振性3調(diào)節(jié)半導體激光器的電流大小，觀察功率儀的數(shù)值。畫出輸入輸出特性曲線，找到半導體激光器的閾值4使用調(diào)節(jié)臺、耦合鏡，將激光耦合進入多通道分析儀。將多通道分析儀的檔位調(diào)節(jié)至觀察檔，使用光譜分析軟件，測量半導體激光器的激發(fā)光譜，將多通道分析儀的檔位調(diào)節(jié)至CCD檔，逐漸減小半導體激光器的輸入，結合輸入輸出特性測量半導體激光器的熒光光譜。三．實驗結果與分析測量發(fā)散角時長軸方向角度-能量對應關系角度°848585.58686.58787.58888.58989.5光強mW0.0010.0270.1230.2560.3940.5720.7530.9451.091.2051.275角度°9090.59191.59292.59393.59494.595光強mW1.2351.1340.9630.8030.6160.4580.3180.2090.0980.0410.003短軸方向角度-能量對應關系：角度°8787.58888.58989.59090.591光強mW0.0020.0060.0500.1490.4510.7521.0031.1791.254角度°91.59292.59393.59494.59595.5光強mW1.1970.9740.7670.5330.3770.1670.0670.0090.002取光強下降為最大值的1/e對應的光束空間分布角度為半導體激光器在長軸與短軸方向的發(fā)散角?？梢?，長軸方向發(fā)散角大約為7°，短軸方向發(fā)散角大約為4°.在偏振性測量中，能量最大處是550時為0.926mW最小是在145o時為0.003mW?？梢?，半導體激光器產(chǎn)生的光是有偏振性的，而能量最大的角度和最小的角度根本是垂直的。在測量電流-功率輸入輸出曲線是得到以下數(shù)據(jù)：電流I/mA68101214161820222426功率P/mW0.010.0030.0050.0110.0180.2530.861.4231.8722.372.71大約在14mA處為激光器的閾值。根據(jù)這個閾值在激光耦合進入多通道光譜分析儀之后對激光器輸入電流進展調(diào)節(jié)得到以下的結果：較為平穩(wěn)低矮的是在閾值之下的時候激光器發(fā)出的熒光，而比擬鋒利高聳的是激光。四．實驗收獲與建議可以看出半導體激光器發(fā)出的光是偏振性的，而從后兩個實驗可以看出閾值在研究半導體激光器中的重要性，在閾值之下只能產(chǎn)生熒光光譜，而在閾值之上能夠產(chǎn)生激光。建議：實驗前妥善調(diào)整耦合鏡的耦合系數(shù)以便在實驗時能過使光很好的進入多通道分析儀。同樣的調(diào)節(jié)用在測量發(fā)散角中，能更加明顯的看出橢圓形光斑。實驗名稱：固體激光器實驗一．實驗內(nèi)容：1、固體激光器調(diào)節(jié)；2、固體激光器靜態(tài)輸入輸出特性研究；3、固體激光器動態(tài)輸入輸出特性研究〔調(diào)Q〕二．實驗裝置圖和實驗方法實驗方法：1翻開半導體指示準直激光，使用自準直法，調(diào)節(jié)固體激光器輸出鏡，配合能量計，調(diào)節(jié)固體激光器輸出鏡上的螺絲，將激光能量調(diào)至最大。2以10V到20V的間隔，測量固體激光器靜態(tài)輸入輸出特性，觀察激光器靜態(tài)輸出波形。3將Q開關放入光路中，以10V到20v的間隔，測量固體激光器動態(tài)輸入輸出特性，觀察激光器輸出波形。三．實驗結果與分析靜態(tài)情況下數(shù)據(jù)表：電壓U/v600620640660680700720740760780800能量mJ50.655.168.372.784.193.396.6104.8116.3124.7132.1調(diào)Q后的數(shù)據(jù)表：電壓U/V600620640660680700720740760780800能量mJ38.645.247.144.545.145.943.759.159.864.460.4可以看出調(diào)Q后的輸出功率是階梯狀的。四．實驗收獲與建議收獲：看到了調(diào)Q能對激光器帶來的影響，示波器上觀察波形的時候也看到了一個弛豫波形一個比擬鋒利的波形。建議：不要接觸功率計的外表，在測量調(diào)Q功率遠離時功率計要激光器，功率計要調(diào)零，每次變換量程都要調(diào)零。實驗名稱：半導體泵激光器實驗一．實驗內(nèi)容：1、調(diào)節(jié)半導體固體泵激光器；2、半導體泵固體激光器輸入輸出特性研究二．實驗儀器和方法儀器：方法：1使用自準直法，利用準直氦氖激光器，調(diào)節(jié)半導體激光器泵浦源的位置。參加Nd:YVO4晶體，使用準直氦氖激光器調(diào)節(jié)Nd:YVO4晶體的位置，將晶體與泵浦源間距離調(diào)節(jié)為1-2mm，翻開半導體激光器泵浦源，從迎著光的方向側面觀察晶體中心，調(diào)節(jié)晶體位置，直到出現(xiàn)白點，使用自準直法。利用準直氦氖激光器，分別調(diào)節(jié)倍頻晶體與輸出鏡。點亮半導體激光器泵浦源，將輸出電流調(diào)節(jié)至200~300mA，調(diào)節(jié)輸出鏡位置，可以觀察到綠光輸出。2將濾色片置于輸出鏡之前，調(diào)節(jié)半導體泵固體激光器電流，從0開場，使用功率計測量激光功率，并作記錄。整理得出半導體泵固體激光器輸入輸出特性。三．實驗結果與分析調(diào)整電流記錄的光功率電流mA140150160170180190200210220230功率uW0.340.400.570.831.402.153.274.476.308.50電流mA240250260270280290300310320330功率uW11.214.718.523.028.134.64147.654.463.3電流mA340350360370380390400410420430功率uW70.578.687.296.7110.4124.1142.3140164.5140.9電流mA440450460470480功率uW151.9163.0173.8192.8197可見閾值是在200mA附近四．實驗收獲與建議使用濾色片很重要，因為即使有KDP晶體倍頻，依然無法保證產(chǎn)生的光中全部成分都在綠色局部，參加濾色片能夠很大程度上減少雜色光的影響。其次，從擬合曲線上可以明顯看出在使用激光器時一定要注意閾值因素建議：參加濾光片，測量功率時采用uW量程思考題：1、請闡述脈沖固態(tài)激光器的靜態(tài)和動態(tài)工作特性靜態(tài)工作時，激光器輸出一連串不規(guī)則的尖峰脈沖，稱為激光的弛豫震蕩，動態(tài)的情況下，輸出頻率穩(wěn)定功率高的窄脈沖2、半導體激光器的光斑特點，說明內(nèi)在原因光斑呈橢圓形3請闡述激光模式的概念及形成原因概念：具有一定振蕩頻率和一定的空間分布的特定光束能夠在諧振腔內(nèi)形成穩(wěn)定振蕩。將光學諧振腔內(nèi)可能存在的這種特定的光束稱為腔的模式。不同的諧振腔具有不同的振蕩模式。在垂直于傳播方向的橫向面內(nèi)存在的穩(wěn)定場分布，稱為橫模。沿諧振腔軸線方向上的激光光場分布就是縱模。由于諧振腔反射鏡尺寸有限，所以當光波在兩鏡間往返傳播時必然會因為鏡的邊緣的衍射效應而產(chǎn)生損耗，使能量分布變化，在足夠屢次的往返傳播之后腔內(nèi)形成一個穩(wěn)定場，它的相對分布不再受衍射影響，在腔內(nèi)往返一次之后能夠"自再現(xiàn)〞出發(fā)時的場分布。這種穩(wěn)定的場分布稱為自再現(xiàn)?；驒M模。光波在諧