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,