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半导体激光器实验

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课 题 半导体激光器实验 1.了解半导体激光器的基本工作原理,掌握其使用方法; 教 学 目 的 2.掌握半导体激光器耦合、准直等光路的调节; 3.学会测量半导体激光器的输出特性和光谱特性。 重 难 点 1.激光器与光具组的共轴调节; 2.输出特性的测量方法。 教 学 方 法 讲授、讨论、实验演示相结合。 学 时 3个学时 一、前言 光电子器件和技术是当今和未来高技术的基础,引起世界各国的极大关注。其中半导体激光器的生产和应用发展特别迅猛,它已经成功地用于光通讯和光学唱片系统;还可以作为红外高分辨率光谱仪光源,用于大气测污和同位素分离等;同时半导体激光器可以成为雷达,测距,全息照相和再现、射击模拟器、红外夜视仪、报警器等的光源。半导体激光器,调频器,放大器集成在一起的集成光路将进一步促进光通讯,光计算机的发展。 二、实验原理 1.半导体激光器的工作原理 激光器一般包括三个部分。 (1 )激光工作介质 激光的产生必须选择合适的工作介质,可以是气体、液体、固体或半导体。在这种介质中可以实现粒子数反转,以制造获得激光的必要条件。显然亚稳态能级的存在,对实现粒子数反转是非常有利的。现有工作介质近千种,可产生的激光波长包括从真空紫外到远红外,非常广泛。 (2) 激励源 为了使工作介质中出现粒子数反转,必须用一定的方法去激励原子体系,使处于上能级的粒子数增加。一般可以用气体放电的办法来利用具有动能的电子去激发介质原子,称为电激励;也可用脉冲光源来照射工作介质,称为光激励;还有热激励、化学激励等。各种激励方式被形象化地称为泵浦或抽运。为了不断得到激光输出,必须不断地“泵浦”以维持处于上能级的粒子数比下能级多。 (3) 谐振腔 有了合适的工作物质和激励源后,可实现粒子数反转,但这样产生的受激辐射强度很弱,无法实际应用。于是人们就想到了用光学谐振腔进行放大。所谓光学谐振腔,实际是在激光器两端,面对面装上两块反射率很高的镜。一块几乎全反射,一块大部分反射、少量透射出去,以使激光可透过这块镜子而射出。被反射回到工作介质的光,继续诱发新的受激辐射,光被放大。因此,光在谐振腔中来回振荡,造成连锁反应,雪崩似的获得放大,产生强烈的激光,从部分反射镜子一端输出。 半导体激光器是用半导体材料作为工作物质的激光器。1962年,在温度为77K的条件下,实现了时间短暂的注入受激辐射。当时的半导体激光器采用同质结结构,由...

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