固体激光器综合实验

实验一 固体激光器综合实验 一. 主要功能和特点 此套系统适用于光信息科学与技术、电子科学与技术、应用物理等相关专业。可测量阈值、转换效率，倍频效率等参量，开设电光调 Q，选模等实验。使学生全面了解激光原理和激光技术，掌握电光调 Q系统的调试方法。 电光调 Q固体脉冲激光器外罩机壳，整体美观大方，并可保护内部装置。系统结构紧凑，采用内置三角导轨，具有良好的稳定性。所有器件均采用标准件，互换性强，并且都可以拆卸，便于学生动手装调。 本装置的准直光源采用650nmLD代替传统的 He-Ne激光器，具有体积小、使用安全、调节方便、光强可调等优点。本装置采用脉冲氙灯泵浦 Nd3+:YAG 输出1064nm激光，经倍频后可以输出 532nm激光。采用PKD *电光晶体进行电光调 Q，可实现 ns级脉宽激光的输出。 二: 实验原理 （一）: 激光原理简介 1：激光原理 （1 ）自发辐射 根据已知的理论，原子只能存在分立的能态，处在不同能态的原子具有不同的能量。若原子处于内部能量最低的能量状态，称此原子处于基态，其它比基态能量高的状态，都叫做激发态。在热平衡时，材料中处于下能态的原子数远比上能态的多，电磁波与其发生作用，能使原子从低能级上升到高能级。这种原子在两个能级之间的变化叫做跃迁。可以说，处于基态的原子，从外界吸收能量以后，将跃迁到能量较高的激发态。 在高能态上的原子是不稳定的，它总是力图使自己处于最低的能量状态；即使在没有任何外界作用的情况下，它也有可能从高能态2E 跃迁到低能态并把相应的能量释放出来。这种在没有外界作用的情况下，原子从高能态向低能态的跃迁方式有两种：一种是在跃迁过程中，释放的能量以热量的形式放出，这称为无 辐射跃迁；另一种跃迁过程中，释放出的能量是通过光辐射的形式放出，这称为自发辐射跃迁。辐射的光子能量满足波尔关系： hEE121 （1.1） 图 2 .1 自发辐射 图 2 .2 受激吸收 图 2 .3 受激辐射 原子自发辐射的特点是原子的自发辐射几率 A21 只与原子本身性质有关，与外界辐射场无关。即原子自发辐射是完全随机的，各个原子在自发跃迁中彼此无关，这样产生的自发辐射光在相位、偏振态以及传播方向上都是杂乱无章的，光能量分布在一个很宽的频率范围内。 （2 ）受激吸收 当原子系统受到外来的能量为 h γ21 的光子照射时，如果 h γ21=E2-E1，则处于低能态 E1 上的原子受到激发，跃迁到高能态 E2 上去，同时吸收一...