半导体泵浦激光原理实验
半导体激光泵浦源
半导体激光泵浦源的原理、优势及应用前景一、引言半导体激光泵浦源是一种利用半导体材料作为增益介质，通过电注入或光激发方式实现粒子数反转并产生激光输出的器件。
它具有体积小、重量轻、效率高、可靠性好等优点，因此在通信、医疗、工业加工等领域得到了广泛应用。
本文将从原理、优势及应用前景等方面对半导体激光泵浦源进行详细介绍。
二、半导体激光泵浦源的原理半导体激光泵浦源的工作原理基于半导体材料的能带结构和粒子数反转机制。
当外界注入电流或光激发时，半导体材料中的电子从价带跃迁至导带，形成粒子数反转分布。
在满足一定条件下，这些反转分布的粒子通过受激辐射过程发射出相干光，即激光。
具体来说，半导体激光泵浦源通常由P型半导体和N型半导体组成的PN结结构构成。
当正向偏置电压施加在PN结上时，空穴和电子分别从P区和N区注入到有源层，并在有源层内复合发光。
通过调整注入电流、有源层厚度和掺杂浓度等参数，可以控制激光的输出功率和波长。
三、半导体激光泵浦源的优势1. 体积小、重量轻：与传统的固体激光器相比，半导体激光泵浦源具有更小的体积和重量，便于集成和携带。
2. 效率高：半导体激光泵浦源的电光转换效率较高，通常在百分之几十到百分之几百之间，远高于传统的灯泵浦固体激光器。
3. 可靠性好：半导体激光泵浦源采用电注入方式实现粒子数反转，无需机械运动部件，因此具有较高的可靠性和稳定性。
4. 调制速度快：半导体激光泵浦源的调制速度较快，可以实现高速光通信和光信号处理。
5. 波长可调谐：通过调整有源层的材料和厚度等参数，可以实现半导体激光泵浦源的波长调谐，满足不同应用需求。
6. 成本低：随着半导体材料制备技术的不断发展和规模化生产的实现，半导体激光泵浦源的成本不断降低，具有较高的性价比。
四、半导体激光泵浦源的应用前景1. 通信领域：半导体激光泵浦源是光通信系统中的关键器件之一，用于实现信息的传输和放大。
随着5G、云计算等技术的快速发展，对高速率、大容量光通信系统的需求不断增长，将进一步推动半导体激光泵浦源的发展和应用。
LD泵浦NdYVO4 Cr4+YAG被动调Q激光特性研究
LD泵浦Nd:YVO4 /Cr4+:YAG被动调Q激光特性研究光信息科学与技术专业指导教师摘要：半导体激光(LD)泵浦的固体激光器具有全固化、体积小、泵浦效率高等特点，在激光通讯、遥感探测、工业加工、军事、医疗等领域有着广泛的应用前景，受到人们极大的关注。
使用连续激光二极管泵浦Nd：YVO4晶体，得到1064nm 的连续红外激光输出，在激光谐振腔中加入慢饱和吸收晶体Cr4+：YAG，得到了调Q脉冲激光输出，从实验上得到了泵浦功率、Cr4+：YAG小信号透过率以及输出镜透过率对输出脉冲特别是脉冲宽度的影响，并通过数值求解速率方程对实验结果进行了理论分析，实验结果与理论模拟基本相符。
关键词：LD 泵浦；Nd∶YVO4；Cr4+∶YAG；被动调Q；脉冲宽度Characteristic of a laser diode pumped passively Q switched Nd:YVO4laser with Cr4+:YAG saturable absorberStudent majoring in optics information science and technologyHeng SunTutor Xiuqin YangAbstract：Laser-diode (LD) Pumped solid-state laser has wide applications in the fields such as laser telecommunication ,remote-sensing detection ,industry and military as wellashealthduetoitsadvantagessuchasallsolidstate,high pump efficiency,smallvolumeandlonglongevity,andhasbeen ing continuous laser diode pumped Nd: YVO4crystalgets 1064 nm infrared laser outputcontinuously.Then addingslow saturable absorbercrystals Cr4 + : YAG in the laser cavity to obtain the output of theQ-switched pulse laser. Study the influence of the pump power, output transmission and cavity length to the output pulse in particularthe influence of pulse width from experiments.Through the numerical solution of rate equation to carry on the theoretical analysis with the result of the experiment and thenumericalsolutionsoftheequationsagreewiththeexperimentalresults.Keywords:LDpumped;Nd: YVO4; Cr4+:YAG; passively Q switched;pulse width第一章前言自上世纪六十年代世界上首台激光器发明以来，各类激光器和激光技术得到了迅速的发展，其中固体激光器的发展尤为突出。
半导体泵浦激光器原理
半导体泵浦激光器原理
半导体泵浦激光器是一种特殊的半导体激光器。
相对于其他激光器，
它的优势在于尺寸小、功率高和效率高，因此被广泛应用于光通信、
医疗、生物科技和材料加工等领域。
半导体泵浦激光器的工作原理是通过电流注入半导体材料（通常是双
异质结或量子阱结构），使得电子和空穴在材料中复合并释放出光子。
这些光子被镜子反射，反复在腔体中反射，从而产生聚集和增强的光。
相比于其他激光器，半导体泵浦激光器的优势在于其工作时不需要高
能输入激光器，因此可以实现高效率转化电能为光能。
此外，由于其
结构较小，积累的热量比其他激光器少，因此可以实现更小的散热系
统和更高的功率密度。
然而，半导体泵浦激光器也存在一些问题，其中最主要是光子漫反射
导致的散射损耗和上行波的影响。
为了解决这些问题，研究人员正在
努力改进半导体材料和腔体结构，以增加激光的强度和时间，从而实
现更高效的反射和收集。
将来，随着我们对半导体泵浦激光器的理解和知识的深入，其应用领
域可能会得到更广泛的扩展。
我们期望，随着时间的推移，人们可以
创造出更高性能、更稳定的半导体泵浦激光器，从而推动发展更广泛的应用场景。
半导体泵浦激光原理实验(精)
hvE 2 1(a)2 1(b)2 E 1(c)光与物质作用的吸收过程半导体泵浦激光原理实验【实验目的】1. 了解激光特别是半导体激光器工作原理2. 调节激光器光路，观察倍频现象，测量阈值、相位匹配等基本参数，加深对激光技术理解。
【实验仪器】808nm 半导体激光器、半导体激光器可调电源、Nd:YVO4晶体、KTP 倍频晶体、输出镜（前腔片）、光功率指示仪【实验原理】1. 激光产生原理光与物质的相互作用可以归结为光与原子的相互作用，有三种过程：吸收、自发辐射和受激辐射。
如果一个原子，开始处于基态，在没有外来光子，它将保持不变，如果一个能量为hv 21的光子接近，则它吸收这个光子，处于激发态E 2。
在此过程中不是所有的光子都能被原子吸收，只有当光子的能量正好等于原子的能级间隔E 1-E 2时才能被吸收。
激发态寿命很短，在不受外界影响时，它们会自发地返回到基态，并放出光子。
自发辐射过程与外界作用无关，由于各个原子的辐射都是自发的、独立进行的，因而不同原子发出来的光子的发射方向和初相位是不相同的。
处于激发态的原子，在外的光子的影响下，会从高能态向低能态跃迁，并两个状态间的能量差以辐射光子的形式发射出去。
只有外来光子的能量正好为激发态与基态的能级差时，才能引起受激辐射，且受激辐射发出的光子与外来光子的频率、发射方向、偏振态和相位完全相同。
激光的产生主要依赖受激辐射过程。
激光器主要有：工作物质、谐振腔、泵浦源组成。
工作物质主要提供粒子数反转。
泵浦过程使粒子从基态E 1抽运到激发态E 3，E 3上的粒子通过无辐射跃迁（该过程粒子从高能级跃迁到低能级时能量转变为热能或晶格振动能，但不辐射光子），迅速转移到亚稳态E 2。
E 2是一个寿命较长的能级，这样处于E 2上的粒子不断积累，E 1上的粒子 又由于抽运过程而减少，从而实现E 2与E 1能级间的粒子数反转。
激光产生必须有能提供光学正反馈的谐振腔。
处于激发态的粒子由于不稳定性而自发辐射到基态，自发辐射产生的光子各个方向都有，偏离轴向的光子很快逸出腔外，只有沿轴向的光子，部分通过输出镜输出，部分被反射回工作物质，在两个反射镜间往返多次被放大，形成受激辐射的光放大即产生激光。
808nm光纤耦合半导体激光泵浦源
808nm光纤耦合半导体激光泵浦源808nm光纤耦合半导体激光泵浦源是一种利用光纤耦合技术，将激光器的输出光束耦合到光纤中进行激光泵浦的一种光纤耦合激光器源。
它具有方便性、高效性和稳定性等特点，在现代光通信和光电器件领域有着广泛的应用。
本文将从原理、结构和应用领域等方面介绍808nm 光纤耦合半导体激光泵浦源。
808nm光纤耦合半导体激光泵浦源的原理是利用半导体激光器产生808nm波长的光束，通过透镜将光束聚焦到光纤的输入端，然后通过光纤传输到输出端，从而实现对目标物质的泵浦。
在光纤耦合激光器源中，光纤起到了光束传输的作用，避免了传统激光器泵浦源中存在的激光束扩散、气动光损耗等问题，提高了光能利用率和泵浦效率。
808nm光纤耦合半导体激光泵浦源的结构主要包括激光器、透镜、光纤和输出端。
激光器是光源，产生波长为808nm的激光光束。
透镜起到聚焦和耦合的作用，通过调整透镜的位置和焦距，实现光束的聚焦和耦合效果。
光纤作为传输媒介，将激光光束从输入端传输到输出端。
输出端通常配备有滤光片和准直透镜，用于过滤杂散光和调整激光的准直性。
808nm光纤耦合半导体激光泵浦源的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：首先，光通信领域。
808nm光纤耦合半导体激光泵浦源可以作为光纤放大器的泵浦源，用于放大光信号，提高光通信系统的传输距离和信号质量。
另外，它还可以用于光纤激光器的泵浦源，产生窄线宽、高功率的激光光束，用于光纤光通信系统中的光谱分析、光纤传感器等应用。
其次，光电子器件领域。
808nm光纤耦合半导体激光泵浦源可以用于激发固体或半导体材料中的光电子材料，产生特定波长的光激发物质的电子跃迁过程，实现电子的能级转移和激发态的产生，从而实现激光器、光电二极管、光电晶体管等光电子器件的制备。
再次，生物医学领域。
808nm光纤耦合半导体激光泵浦源可以用于激发生物标记物（如荧光染料）的荧光发射过程，实现生物体内的光学成像、光热治疗、光动力疗法等应用。
半导体泵浦固体连续激光器实验原理
半导体泵浦固体连续激光器实验原理文章标题：半导体泵浦固体连续激光器实验原理引言：半导体泵浦固体连续激光器（也称作DPSSL）是一种重要的激光器技术，它被广泛应用于科学研究、工业生产、材料加工等领域。
本文将深入探讨半导体泵浦固体连续激光器的实验原理，通过介绍其构造、工作原理和关键技术，帮助读者更全面、深刻地了解该激光器技术。
第一节：半导体泵浦固体连续激光器的构造和工作原理1.1 构造概述半导体泵浦固体连续激光器由激光工作物质、泵浦源、光学谐振腔等组成。
详细介绍每个组成部分的功能和作用。
1.2 工作原理半导体泵浦固体连续激光器的工作原理是基于半导体激光二极管对工作物质进行泵浦，从而实现能量转换。
解释能量转换的过程和原理，包括吸收、激发、跃迁等关键步骤。
第二节：半导体泵浦固体连续激光器的实验关键技术2.1 泵浦源选择介绍如何选择合适的半导体泵浦源，包括波长匹配、功率要求、热效应等因素的考虑。
2.2 激光工作物质选择探讨如何选择适用于半导体泵浦固体连续激光器的工作物质，包括钕掺杂YAG（钇铝石榴石）晶体、钇铝石榴石陶瓷等，比较它们的优缺点和应用领域。
2.3 光学谐振腔设计和优化介绍光学谐振腔的设计原理和方法，包括准稳态、长腔和短腔等不同谐振腔结构的选择和优化。
第三节：实验过程与结果分析3.1 实验步骤详细描述半导体泵浦固体连续激光器实验的步骤，包括调整泵浦源、控制温度、测量输出功率等操作。
3.2 实验结果分析对实验结果进行分析和讨论，包括激光输出功率与输入功率的关系、温度对输出功率的影响等方面。
第四节：对半导体泵浦固体连续激光器的观点和理解4.1 对半导体泵浦固体连续激光器的观点提供对半导体泵浦固体连续激光器技术的观点和评价，包括其优势、局限性以及应用前景等。
4.2 对实验原理的理解总结总结半导体泵浦固体连续激光器的实验原理，回顾文章中的关键内容，以帮助读者更全面、深入地理解该技术。
结论：通过对半导体泵浦固体连续激光器实验原理的细致讲解，读者可以加深对该激光器技术的理解，并在科学研究和工业应用中充分发挥其潜力。
实验1NdYAG固体激光器实验
hv21(a) 2 1 (b) 2 E 1(c) 图1、光与物质作用的吸收过程Nd ：YAG 固体激光器实验一、 实验内容与器件1、了解半导体激光器的工作原理和光电特性2、掌握半导体泵浦固体激光器的工作原理和调试方法二、 实验原理概述1. 激光产生原理光与物质的相互作用可以归结为光与原子的相互作用，有三种过程：吸收、自发辐射和受激辐射。
如果一个原子，开始处于基态，在没有外来光子，它将保持不变，如果一个能量为hv 21的光子接近，则它吸收这个光子，处于激发态E 2。
在此过程中不是所有的光子都能被原子吸收，只有当光子的能量正好等于原子的能级间隔E 1-E 2时才能被吸收。
激发态寿命很短，在不受外界影响时，它们会自发地返回到基态，并放出光子。
自发辐射过程与外界作用无关，由于各个原子的辐射都是自发的、独立进行的，因而不同原子发出来的光子的发射方向和初相位是不相同的。
处于激发态的原子，在外的光子的影响下，会从高能态向低能态跃迁，并两个状态间的能量差以辐射光子的形式发射出去。
只有外来光子的能量正好为激发态与基态的能级差时，才能引起受激辐射，且受激辐射发出的光子与外来光子的频率、发射方向、偏振态和相位完全相同。
激光的产生主要依赖受激辐射过程。
激光器主要有：工作物质、谐振腔、泵浦源组成。
工作物质主要提供粒子数反转。
hv 21 2 E 1(a) E 2E 1(b)hv 21 hv 21图2、光与物质作用的受激辐射过程泵浦过程使粒子从基态E 1抽运到激发态E 3，E 3上的粒子通过无辐射跃迁（该过程粒子从高能级跃迁到低能级时能量转变为热能或晶格振动能，但不辐射光子），迅速转移到亚稳态E 2。
E 2是一个寿命较长的能级，这样处于E 2上的粒子不断积累，E 1上的粒子 又由于抽运过程而减少，从而实现E 2与E 1能级间的粒子数反转。
激光产生必须有能提供光学正反馈的谐振腔。
处于激发态的粒子由于不稳定性而自发辐射到基态，自发辐射产生的光子各个方向都有，偏离轴向的光子很快逸出腔外，只有沿轴向的光子，部分通过输出镜输出，部分被反射回工作物质，在两个反射镜间往返多次被放大，形成受激辐射的光放大即产生激光。
半导体泵浦激光原理
③、 — 曲线的斜率
该斜率为 以上的 — 曲线的斜率，表示波长为808nm的泵浦功率有多少转换成1064nm固体激光器的输出功率。
二、LD泵浦Nd：YVO4固体激光器光斑尺寸的测量
在各种不同光强分布形式中，基横模的光强分布不均匀性最小，因此需要激光器工作在基横模状态。激光基横模的光强分布是高斯分布，能够方便地测量光斑的大小。
用刀口法可以测定光斑的大小和验证光斑的光强分布是高斯分布。实验中使刀口平行于y轴，沿垂直于x轴方向移动。当刀口缓慢推入光束时，设刀口挡住了x≤a的所有点。最后，归一化的高斯分布和相对功率与刀口位置关系曲线如下图所示：
相对功率为0.25和0.75的点分别位于高斯分布曲线极大值两侧，其距离为ep=0.6745σ。由实验得到的相对功率与刀口位置的关系曲线可确定ep的值。用ep的值可计算出光斑大小：
自发辐射：在没有外界作用下，原子中的电子自发的由高能级向低能级跃迁，跃迁时将产生光辐射，此即为自发辐射。辐射光子能量为：
原子的自发辐射过程完全是一个随机过程，所辐射的光之间完全没有联系。
波尔兹曼分布规律：在通常的热平衡条件下，处于高能级 上的原子数密度 ，远比处于低能级的原子数密度低。处于能级E的原子数密度N的大小随能级E的增加而指数减小，即N∝ 。于是，在上、下两个能级上的原子数密度比为
4、缓慢旋转螺旋测微器，推进刀口，每0.04mm测一对应的激光功率P，记录下来；
5、重复4，直到光斑全部被刀片挡住，即功率计显示为零，由此建立P—x曲线；
6再将刀口拉回，重新测量一组P—x数据；
7、数据拟合及处理得出光斑尺寸及基横模的判断结果。
三、LD泵浦Nd：YVO4固体激光器远场发散角的测量
半导体泵浦固体激光器实验报告
半导体泵浦固体激光器实验报告实验名称：半导体泵浦固体激光器实验实验目的：1. 了解半导体泵浦固体激光器的工作原理和基本结构；2. 学习激光器的调谐方法和测量激光器的光学特性；3. 熟悉激光器的使用，掌握激光器实验中的各种技能。
实验原理：半导体泵浦固体激光器是利用半导体激光二极管激发固体激光材料来产生激光的一种激光器。
其基本结构如图所示：
固体激光原理与技术综合实验半导体泵浦固体激光器（Diode-Pumped solid-state Laser，DPL），是以激光二极管（LD）代替闪光灯泵浦固体激光介质的固体激光器，具有效率高、体积小、寿命长等一系列优点，在光通信、激光雷达、激光医学、激光加工等方面有巨大应用前景，是未来固体激光器的发展方向。
本实验的目的是了解并掌握半导体泵浦固体激光器的工作原理、构成和调试技术，以及调Q、倍频等激光技术的原理和应用。
实验一半导体泵浦光源特性测量实验【实验目的】1．掌握半导体泵浦激光器的原理2．掌握半导体泵浦激光器的使用方法【实验仪器】半导体泵浦激光器、激光功率计、机械调整部件【实验原理】上世纪80年代起，生长半导体激光器（LD）技术得到了蓬勃发展，使得LD的功率和效率有了极大的提高，也极大地促进了DPSL技术的发展。
与闪光灯泵浦的固体激光器相比，DPSL的效率大大提高，体积大大减小。
在使用中，由于泵浦源LD的光束发散角较大，为使其聚焦在增益介质上，必须对泵浦光束进行光束变换（耦合）。
泵浦耦合方式主要有端面泵浦和侧面泵浦两种，其中端面泵浦方式适用于中小功率固体激光器，具有体积小、结构简单、空间模式匹配好等优点。
侧面泵浦方式主要应用于大功率激光器。
本实验采用端面泵浦方式。
端面泵浦耦合通常有直接耦合和间接耦合两种方式，如下：（图1）直接耦合：将半导体激光器的发光面紧贴增益介质，使泵浦光束在尚未发散开之前便被增益介质吸收，泵浦源和增益介质之间无光学系统，这种耦合方式称为直接耦合方式。
直接耦合方式结构紧凑，但是在实际应用中较难实现，并且容易对LD造成损伤。
间接耦合：指先将半导体激光器输出的光束进行准直、整形，再进行端面泵浦。
本实验采用间接耦合方式，间接耦合常见的方法有三种，如下：a 组合透镜系统耦合：用球面透镜组合或者柱面透镜组合进行耦合。
b 自聚焦透镜耦合：由自聚焦透镜取代组合透镜进行耦合，优点是结构简单，准直光斑的大小取决于自聚焦透镜的数值孔径。
固体激光原理与技术综合实验
固体激光原理与技术综合实验一、实验目的1.掌握半导体泵浦固体激光器的工作原理和调试方法；2.掌握固体激光器被动调Q的工作原理，进行调Q脉冲的测量；3.了解固体激光器倍频的基本原理。
二、实验仪器固体激光器实验箱（内含808nm泵浦源、耦合透镜、激光晶体、倍频晶体、调Q晶体、输出镜、导轨、功率计、防护眼镜、）、示波器三、实验内容1．808nm半导体泵浦源的I-P曲线测量①将808nm泵浦源固定于导轨的右端，将功率计探头放置于其前端出光口并靠近。
②调节功率计调零旋钮，使读数归零。
③调节工作电流从零到最大，依次记录对应的电源电流示数I和功率计读数P，并且画出I-P曲线图。
④将半导体泵浦光源的电流调回至最小。
2．1064nm固体激光谐振腔涉及调整①将650nm指示激光器固定在导轨左端，调节旋钮，使之照射到有段泵浦光源的中心。
②将耦合镜组放置在光源左边并靠近，调节旋钮，使指示激光束照射到耦合镜组中心，且反射的指示激光束返回到出光口。
③将激光晶体放置在耦合镜组前，调节前后位置，使泵浦光源的聚焦点能够打在晶体中间，再调节旋钮，使反射的指示激光束返回到出光口。
④将1064nm的激光输出镜放置在激光晶体前，镀膜面朝向晶体，距离为50mm左右。
调节旋钮，使反射的指示激光束返回到出光口。
慢慢调高泵浦光功率至800mA时，使用红外显示卡观察是否可以看到1064nm的激光点。
如果没有，微调输出镜的俯仰旋钮，直至出光，关闭指示激光。
3．1064nm固体激光器模式观测及调整①固定一个输出镜和腔长，将功率计放置在导轨左端，使激光点打到功率计中心。
②观察功率计读数，通过调整输出镜、激光晶体、耦合镜组的旋钮和激光晶体的前后，使功率计示数最高，确保激光谐振腔此时处于相对最佳状态。
③调节工作电流从阈值到最大，依次记录对应的电源电流示数I 和功率计读数P，填入下表。
④根据实验1的测试数据，拟合出1064nm固体激光输出的I-P转化效率和P-P转换效率曲线，并研究阈值条件。
半导体泵浦固体连续激光器实验原理
半导体泵浦固体连续激光器实验原理半导体泵浦固体连续激光器（semiconductor-pumped solid-state continuous wave laser）是一种基于半导体激光器泵浦固体激光材料的连续激光器。
它结合了半导体激光器和固体激光器的优点，广泛应用于科研、医疗、材料加工等领域。
本文将深入探讨半导体泵浦固体连续激光器的实验原理。
1. 深度评估半导体泵浦固体连续激光器的优势和应用范围半导体泵浦固体连续激光器相比传统固体连续激光器具有许多优势。
由于半导体激光器的泵浦方式，它具有更高的转换效率和更小的体积。
由于半导体激光器的泵浦光束质量好，它可以实现更高的光束质量和更小的光斑尺寸。
这些优势使得半导体泵浦固体连续激光器在科研实验、高精密医疗和材料加工等领域得到广泛应用。
2. 从简到繁，由浅入深探索半导体泵浦固体连续激光器的原理半导体泵浦固体连续激光器的原理可以从三个方面来展开讨论：泵浦过程、激射过程和输出特性。
2.1 泵浦过程半导体泵浦固体连续激光器的泵浦过程是指通过半导体激光器将波长较短的激光能量传递给固体激光材料的过程。
在泵浦过程中，半导体激光器产生的激光通过波长转换器将其转换为固体激光材料吸收峰附近的波长。
这样可以实现最大程度的能量传递，并提高效率。
2.2 激射过程半导体泵浦固体连续激光器的激射过程是指在泵浦过程后，固体激光材料吸收能量并通过受激辐射释放激光的过程。
激射过程中，激光在反射镜和谐振腔内来回传播，通过受激辐射放大并形成连续激光输出。
谐振腔的设计和镜面的选择对于获得稳定和高效的连续激光输出非常重要。
2.3 输出特性半导体泵浦固体连续激光器的输出特性受到许多因素的影响，包括波长、功率、稳定性等。
通过调整输入功率和选择合适的激光谐振腔结构，可以实现连续激光输出的稳定性和高功率。
3. 总结和回顾，深入理解半导体泵浦固体连续激光器的应用前景半导体泵浦固体连续激光器作为一种新型激光器技术，具有广阔的应用前景。
半导体泵浦脉冲激光器
半导体泵浦脉冲激光器是一种利用半导体激光器作为泵浦源的固体激光器。
它采用半导体激光器输出的固定波长光对激光晶体进行泵浦，从而产生激光输出。
与传统的气体或液体激光器相比，半导体泵浦脉冲激光器具有高效率、长寿命、光束质量高、稳定性好、结构紧凑小型化等优点。
半导体泵浦脉冲激光器的工作原理是：通过半导体激光器输出的固定波长光对激光晶体进行泵浦，使激光晶体中的原子或分子处于激发态，从而产生激光输出。
由于半导体激光器输出的光波长与激光晶体吸收的光波长相匹配，因此能够实现高效的泵浦效果。
此外，半导体激光器具有体积小、重量轻、寿命长等特点，使得半导体泵浦脉冲激光器在工业、医疗、军事等领域得到了广泛的应用。
半导体泵浦脉冲激光器的优点包括：高效率、长寿命、光束质量高、稳定性好、结构紧凑小型化等。
其中，高效率是半导体泵浦脉冲激光器最重要的优点之一。
由于半导体激光器输出的光波长与激光晶体吸收的光波长相匹配，因此能够实现高效的泵浦效果。
此外，半导体激光器具有体积小、重量轻、寿命长等特点，使得半导体泵浦脉冲激光器在工业、医疗、军事等领域得到了广泛的应用。
808nm光纤耦合半导体激光泵浦源
808nm光纤耦合半导体激光泵浦源808nm光纤耦合半导体激光泵浦源是一种常见的激光器泵浦技术。
它采用光纤将半导体激光器的红外激光传输到需要激发的介质中，具有高效率、紧凑和可靠等优势。
本文将从原理、结构、工作原理和应用等方面对808nm光纤耦合半导体激光泵浦源进行详细介绍。
首先，我们来了解808nm光纤耦合半导体激光泵浦源的原理。
其原理基于半导体激光器能够产生高能量的激光，并且可以通过单模光纤进行传输。
808nm激光是一种红外激光，具有较长的波长和高能量，可以实现高效的激发效果。
通过光纤耦合技术，将808nm激光器的输出光纤耦合到需要激发的介质中，实现对介质的激发。
808nm光纤耦合半导体激光泵浦源的结构主要由激光器模块、光纤连接器和激光输出端口等组成。
激光器模块包括激光二极管芯片、散热器和光学系统。
光纤连接器用于连接激光器模块和激光输出端口，确保激光的传输效率和稳定性。
激光输出端口用于调节激光器的输出功率和波长等参数。
808nm光纤耦合半导体激光泵浦源的工作原理是通过激光二极管芯片产生激光，并经过散热器散去热量。
然后，激光经过光学系统，通过光纤连接器传输到激光输出端口。
在激发介质中，808nm激光被吸收，并转化为其他波长的激光，实现对介质的激发。
808nm光纤耦合半导体激光泵浦源在许多领域都有广泛的应用。
首先，在医学美容领域，它常用于激光除毛、皮肤美白、血管疾病治疗等。
其次，在工业领域，它常用于激光切割、激光打标、激光焊接等加工工艺。
再次，在科学研究领域，它常用于生物医学、光谱分析、光学显微镜等实验研究。
总之，808nm光纤耦合半导体激光泵浦源是一种高效率、紧凑和可靠的激光器泵浦技术。
它通过光纤传输808nm激光到介质中，实现对介质的激发。
在医学美容、工业加工和科学研究等领域都有广泛的应用。
随着激光技术的不断发展，808nm光纤耦合半导体激光泵浦源将会有更广阔的应用前景。
半导体泵浦激光器原理
半导体泵浦激光器原理激光器是一种能够产生高度聚束、单色性好、相干性强的激光光束的装置。
而半导体泵浦激光器则是一种利用半导体材料进行泵浦的激光器。
它具有功率密度高、效率高、结构紧凑等优点，在现代光通信、医疗、材料加工等领域得到广泛应用。
半导体泵浦激光器的原理基于半导体材料的特性。
半导体材料是一种介于导体和绝缘体之间的材料，它具有一定的导电性。
在半导体材料中，掺杂了杂质的区域被称为p区，掺杂杂质的区域被称为n 区。
p区和n区之间形成的结被称为p-n结。
在p-n结的两侧形成的电场称为内建电场。
在半导体泵浦激光器中，p-n结的一侧被注入正电荷，另一侧被注入负电荷。
这样，在p-n结中就会形成一个电子空穴对。
当电子从n区注入p区时，会与空穴复合，释放出能量。
这些能量以光子的形式释放出来，形成光子流，即激光光束。
为了使激光光束得到放大，半导体泵浦激光器通常采用双异质结构。
双异质结构是指在泵浦激光器的p区和n区之间插入了另一种材料。
这种材料的带隙比半导体材料的带隙大，因此能够吸收高能量的光子。
当这些高能量的光子被吸收后，会使得p-n结中的电子和空穴数目增加，从而增强激光光束的放大效果。
半导体泵浦激光器还需要一个光腔来实现光的反射和放大。
光腔通常由两个反射镜组成，其中一个镜片具有较高的反射率，另一个镜片具有较低的反射率。
当激光光束通过光腔时，会被高反射镜反射回来，再次通过激光介质，从而实现光的放大。
而低反射镜则允许一部分激光光束逸出，形成激光输出。
总的来说，半导体泵浦激光器的工作原理是通过注入电荷使得半导体材料中形成电子空穴对，并在p-n结中释放能量，形成激光光束。
双异质结的引入和光腔的设计可以增强激光光束的放大效果，并实现激光的输出。
半导体泵浦激光器具有许多优点，例如功率密度高、效率高、结构紧凑等。
它在光通信领域中被广泛应用，可以用于光纤通信、光存储等方面。
此外，半导体泵浦激光器还可以应用于医疗领域，例如激光手术、激光治疗等。
激光实验报告2
激光原理实验报告23120121152896杨晗一.两种典型腔型固体激光器元件镀膜要求(a)444nm蓝光LD泵浦Pr:YLF，产生523nm绿光的激光器图1-1 444nm泵浦Pr:YLF产生523nm激光器如图1-1，444nm蓝光经过方框内的透镜组后透过M1，泵浦Pr：YLF使其产生523nm 绿光，产生的523nm绿光一部分在M1、M2 构成的谐振腔中振荡，一部分透过M2输出，未被吸收的444nm蓝光则继续在腔内反射泵浦Pr：YLF。
所以，输入镜M1左面应该镀上对泵浦光λ=444nm蓝光的增透膜，右面镀上对振荡波也就是输出光λ=523nm绿光的高反并且对λ=444nm蓝光的减反效果的膜；输出镜M2左面应该镀上对振荡波λ=523nm绿光具有部分反射作用，并且对λ=444nm蓝光具有高反作用的膜，右面镀上对反射进腔的振荡波长523nm绿光减反作用的膜。
(b)480nm激光器泵浦Pr:YLF，LBO倍频产生320nm紫外光激光器图2-1 480nm泵浦Pr:YLF倍频产生320nm激光器如图2-1，光泵浦半导体激光器OPS产生480nm波长的激光作为泵浦光，透过M1激发晶体Pr:YLF产生640nm波长的激光，640nm波长的激光经过M2的反射通过大功率紫外倍频晶体LBO产生波长为320nm的紫外激光，这两种波长的激光在M3上反射再次通过LBO，接着320nm的紫外光透过M2输出，640nm波长的激光反射通过Pr:YLF然后经过M1反射后经过Pr:YLF被M2发射后重复以上的过程。
也就是说640nm波长的激光在M1-M3之间振荡。
由以上的分析我们可以知道，M1右面上镀的膜应该对480nm波长的泵浦光增透，左面对640nm波长的激光高反，对480nm波长的泵浦光减反；M2右面上镀的膜对640nm波长的光高反，对320nm波长的紫外光增透，左面对320nm波长的紫外光减反；M3左面上镀的膜要对320nm波长与640波长的激光进行高反；由于480nm波长的泵浦光在经过Pr:YLF后功率较低，因此在M2、M3上不考虑对其镀高反膜。
实验三 半导体泵浦激光实验
实验三 半导体泵浦激光实验半导体泵浦532nm 绿光激光器由于具有波长短，光子能量高，体积小，效率高，可靠性高，寿命长，在水中传输距离远和对人眼敏感等优点，近几年在光谱技术，激光医学，信息存储，彩色打印，水下通讯等领域展示出极为重要的作用，从而成为各国研究的热点。
半导体泵浦532nm 绿光激光器适用于大学近代物理教学中的非线性光学实验。
本实验以808nm 半导体激光泵浦Nd 3+: YVO 4激光器为研究对象，在激光腔内插入倍频晶体KTP ，产生532nm 倍频光，观察倍频现象、测量倍频效率、相位匹配角等基本参数。
一、实验目的1、 掌握光路调整基本方法，观察横模，测量输出红外光与泵浦能量的关系，斜效率和阈值；2、 测量半导体激光器注入电流和功率输出的变化关系，了解激光原理及倍频等激光技术。
二、实验原理光与物质的相互作用可以归结为光与原子的相互作用。
爱因斯坦从辐射与原子的相互作用的量子论观点出发提出：在平衡条件下，这种相互作用过程有三种，也就是受激吸收，受激辐射和自发辐射。
假定一个原子，其基态能量为E 1，第一激发态的能量为E 2，如图1所示。
如果原子开始处于基态，在没有外界光子入射时，原子的能级状态将保持不变。
如果有一个能量为2121hv E E =-的光子入射，则原子就会吸收这个光子而跃迁到第一激发态。
原子的跃迁必须符合跃迁选择定则，也就是入射光子的能量21hv 等原子的能级间隔21E E -时才能被吸收（为叙述的简单起见，这里假定自发辐射是单色的）。
激发态的寿命很短，在不受外界影响时，它们会自发地返回到基态并发射出光子。
自发辐射与外界作用无关，由于原子的辐射都是自发地，独立地进行的，所以不同原子发射的光子的发射方向和初相位都是随机的，各不相同的，如图2所示。
如果有一个能量为2121hv E E =-的光子入射，则原子就会在这个光子的激励下产生新的光子，即引起受激辐射，如图3所示，受激辐射发射的光子与外来光子的频率、发射方向、偏振态和初相位完全相同。
半导体泵浦固体激光器综合实验实验报告
佛山科学技术学院实验报告课程名称光电信息与技术实验实验项目半导体泵浦固体激光器综合实验专业班级姓名学号指导教师成绩日期2016年4月11日电流1.7A，微调输出镜、激光晶体、耦合系统的旋钮，使输出激光功率最大；（2）安装KTP晶体（或LBO），在准直器前准直后放入谐振腔内，倍频晶体尽量靠近激光晶体。
调节调整架，使得输出绿光功率最亮；然后旋转KTP晶体（或LBO），观察旋转过程中绿光输出有何变化；五、实验数据和数据处理电流（mA）泵浦功率(mW) 激光功率(mW)0 0.03 -0.080.2 0.1 -0.080.4 0.56 -0.080.6 105 0.730.8 232 1.711.0 353 3.401.2 469 8.101.4 585 22.21.6 702 36.71.8 811 51.22.0 920 68.21.电流——泵浦功率T1=泵浦功率/电流=4602.电流——激光输出功率3.泵浦——激光功率六、实验结果实验数据及其分析见上图，在无任何透镜的情况下，泵浦的输出功率与电流成正比关系。
在电流达到0.4mA时，泵浦被激发，功率成线性增长。
在加装了透镜组成激光发射仪后，功率发生了明显的下降，而且不再呈现线性变化。
七、分析讨论1. 半导体激光器（LD）对环境有较高要求，因此本实验系统需放置于洁净实验室内。
实验完成后，应及时盖上仪器罩，以免LD沾染灰尘。
2. LD对静电非常敏感。
所以严禁随意拆装LD和用手直接触摸LD外壳。
如果确实需要拆装，请带上静电环操作，并将拆下的LD两个电极立即短接。
实验报告内容：一实验目的二实验仪器（仪器名称、型号、参数、编号）三实验原理（原理文字叙述和公式、原理图）四.实验步骤五、实验数据和数据处理六.实验结果七.分析讨论（实验结果的误差来源和减小误差的方法、实验现象的分析、问题的讨论等）八.思考题。
半导体泵浦固体连续激光器实验原理
半导体泵浦固体连续激光器实验原理一、引言半导体泵浦固体连续激光器（SPCW）是一种基于固态激光器技术的新型激光器。
它由半导体激光器和固体激光介质组成，利用半导体激光器的高功率密度来泵浦固体介质，产生高品质的连续激光输出。
该技术具有高效能、小型化、可靠性高等优点，被广泛应用于医疗、工业加工、通信等领域。
二、SPCW实验原理1. 半导体泵浦原理半导体泵浦是指利用半导体材料产生的电子-空穴对来产生激发态粒子，从而实现泵浦作用的过程。
在SPCW中，采用GaAlAs或InGaAsP等材料制成的半导体激光器作为泵浦源。
这些材料具有较大的能带差和较小的自由载流子寿命，因此可以在低电流下获得高功率密度。
当外加电压超过某个阈值时，半导体中会出现反向注入现象。
即外部电压把载流子注入到半导体中，使电子和空穴在pn结区域发生复合，产生光子。
这些光子会被反射镜反射回来，并在pn结区域内不断增加，最终形成激光束。
2. 固体连续激光器原理固体连续激光器是指利用固体介质（如Nd:YAG晶体）作为放大介质的激光器。
当外界能量（如光或电）被输入到介质中时，它会被吸收并转化为激发态粒子。
这些粒子会不断发生辐射跃迁和自发跃迁，最终产生一束强度足够大的连续激光。
在SPCW中，固体连续激光器是由Nd:YAG晶体构成的。
该晶体具有较高的吸收截面和较长的寿命时间，因此可以实现高效率的泵浦和放大作用。
3. SPCW原理SPCW将半导体泵浦和固态连续激光器相结合，实现了高功率、高效率、稳定性好的连续激光输出。
具体来说，在SPCW中，半导体激光器产生的高功率密度光束被聚焦到Nd:YAG晶体中，从而实现了固态介质的泵浦。
随着泵浦功率的增加，Nd:YAG晶体中激发态粒子的数量也会不断增加。
当激发态粒子达到一定数量时，它们会在晶体中发生辐射跃迁和自发跃迁，从而产生连续激光输出。
四、实验步骤1. 准备工作（1）准备SPCW系统：包括半导体激光器、Nd:YAG晶体、反射镜等。
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半导体泵浦激光原理实验
理工学院光信息2班贺扬10329064 合作人：余传祥
【实验目的】
1、了解与掌握半导体泵浦激光原理及调节光路方法。
2、掌握腔内倍频技术，并了解倍频技术的意义。
3、掌握测量阈值、相位匹配等基本参数的方法。
【实验仪器】
808nm半导体激光器、半导体激光器可调电源、晶体、KTP倍频晶体、输出镜（前腔片）、光功率指示仪
【实验原理】
激光的产生主要依赖受激辐射过程。
处于激发态的原子，在外的光子的影响下，从高能态向低能态跃迁，并在两个状态的能量差以辐射光子的形式发出去。
只有外来光子的能量正好为激发态与基态的能级差时，才能引起受激辐射，且受激辐射发出的光子与外来光子的频率、发射方向、偏振态和相位完全相同。
激光器主要有：工作物质、谐振腔、泵浦源组成。
工作物质主要提供粒子数反转。
泵浦过程使粒子从基态抽运到激发态，上的粒子通过无辐射跃迁，迅速转移到亚稳态。
是一个寿命较长的能级，这样处于的粒子不断累积，上的粒子又由于抽运过程而减少，从而实现与能级间的粒子数反转。
激光产生必须有能提供光学正反馈的谐振腔。
处于激发态的粒子由于不稳定性而自发辐射到基态，自发辐射产生的光子各个方向都有，只有沿轴向的光子，部分通过输出镜输出，
部分被反射回工作物质，在两个反射镜间往返多次被放大，形成受激辐射的光放大即产生激光。
激光倍频是将频率为的光，通过晶体中的非线性作用，产生频率为的光。
当外界光场的电场强度足够大时（如激光），物质对光场的响应与场强具有非线性关系：
式中均为与物质有关的系数，且逐次减小。
当E很大时，电场的平方项不能忽略。
,直流项称为光学整流，当激光以一定角度入射到倍频晶体时，在晶体产生倍频光，产生倍频光的入射角称为匹配角。
倍频光的转换效率为倍频光与基频光的光强比，通过非线性光学理论可以得到：
式中L为晶体长度，、分别为入射的基频光、输出的倍频光光强。
在正常色散情况下，倍频光的折射率总是大于基频光的折射率，所以相位失配，双折射晶体中的o光和e光折射率不同，且e光的折射率随着其传播方向与光轴间夹角的变化而改变，可以利用双折射晶体中o光、e光间的折射率差来补偿介质对不同波长光的正常色散，实现相位匹配。
【实验装置】
图2 实验装置示意图
实验使用808nm LD泵浦晶体得到1.064近红外激光，再利用KTP晶体进行腔内倍频得到0.53的绿激光，长度为3x3x1mm掺杂浓度3at% 轴向切割晶体作为工作介质，入射到内部的光约95%被吸收，采用类相位匹配2x2x5mmKTP晶体作为倍频晶体，它的通光面同时对1.064高透，采用端面泵浦以提高空间耦合效率，用等焦距为3mm的梯度折射率透镜收集808LD激光聚焦成0.1的细光束，使光束束腰在
，谐振腔为平凹型，后腔片受热后弯曲。
输出镜用K9玻璃，R为50mm，对808.5，1.604高反，0.53增透。
用632.8nmHe-Ne激光器作为准直光源。
【操作步骤】
1、将808nmLD固定在二维调节架，将He-Ne 632.nm红光通过白屏小孔聚到折射率梯度透
镜上。
让He-Ne激光和小孔及808nmLD在同一轴线上。
2、将晶体安装在二维调节架，将红光通过晶体并将返回的光点通过小孔。
3、将输出镜固定在四维调节架上。
调节输出镜使返回光点通过小孔。
对于有一定曲率的输
出镜，会有几个光斑，应区分从球心返回的光斑。
4、在和输出镜之间插入KTP晶体，接通电源，调节多圈电位器。
5、产生532nm倍频绿激光。
调节输出镜，LD调节架，使532nm绿光功率最大。
【实验数据及处理】
1.808nmLD源电流与光功率关系：
P /m w
I/mA
图3.808nmLD 源电流与光功率曲线
根据激光原理，驱动电流低于阈值电流时，输出功率趋于0，只有当驱动电流高于阈值电流 时，激光器可产生激光。
观察得，此激光器的阈值电流大概在70mA 处。
在做此部分实验时，一切正常，很顺利。
应该和808LD 源与接受器相离很近有关，相对 与下一个实验，光的损耗很小（几乎全被接受器接受到）。
2.激励源电流与532nm 绿光激光光功率关系：
P /m w
I/mA
图4激励源电流与532nm 绿光激光光功率曲线
表3激励源电流与532nm 绿光激光光功率转化率
B
I/mA
图5. 激励源电流与532nm 绿光激光光功率转化率曲线
由图3可得，随着电流增大，转化效率整体呈上升趋势。
此次实验所得转换效率远小于一般LD 泵浦激光器的转换效率。
造成偏低的原因可能有：
（1）光路调节不准直，主要器件的光轴不在同一条水平线上。
（2）光功率计示数上下波动，读数时会有误差。
（3）透镜或出射窗有污渍影响光强输出。
此部分实验分为两个部分：1用上一组同学调好的仪器测量激励源电流与532nm 绿光激光光功率；2自己重新搭建仪器。
[实验过程中遇到的问题]：
1.当I=0时，P 为0.017*10^-3mw 。
分析原因：1.在测量前未调0.
2. 实验室内日光灯的影响，因为当关闭日光灯后，示数明显减小。
由于0.017*10^-3很小，当打到2mw 档时，可忽略不计。
2.在第一次测量时，150mA —180mA ，280mA —300mA.有不正常变化（经查资料得，正常应为线性）,第二次测量亦然。
第三次150mA —180mA 处恢复正常。
分析原因：1在示数未稳定时，但是前两次测量等了一段时间，但示数仍上下波动。
2，280mA —300mA ，可能和温度有关。
由激光原理可知：工作物质一定时，
LD 输出激光频率与谐振腔长度和激励源强度有关，即输出频率取决于PN 结温度和注入电流大小。
3.重新组装调整完仪器后，出现绿光，但功率很小，后来黄老师过来进行调整，重新准直后绿光再未出现。
分析原因：1.由于此次实验仪器808LD光头据说是斜的，所以调整准直等没用，可以说越调越斜。
2.可能在调整仪器是，不小心调动了KTP倍频晶体的角度。
但由于不知正确
角度无法判断。
（为找到正确角度，又拿出两个备用的KTP倍频晶体。
三个
角度均不同）
3.仪器坏了。
很有可能是KTP倍频晶体，因为可以检查出有红光射到滤光片
上，但不管怎样移动KTP倍频晶体，绿光就是不出现。