4-半导体泵浦固体激光器
4-半导体泵浦固体激光器
4-半导体泵浦固体激光器
一、半导体泵浦固体激光器简介
半导体泵浦固体激光器是由半导体激光器（半导体激光）聚合物增益
介质，以及腔镜反射器（构成的激光器外壳）构成的，它是一种激光器，
具有高比功率，高可靠性，高输出功率，低功耗，简单的设计，占用空间小，可以用于大范围的应用，比如光学通信，光学测量，激光技术，等等。
二、半导体泵浦固体激光器的工作原理
半导体泵浦固体激光器工作原理，是将半导体激光投射到聚合物增益
介质上，由于这种增益介质具有高度选择性的发射特性，从而使激光光束
通过聚合物增益介质而进行增强。
然后，这束光被反射回来，经过多次反射，加之聚合物增益介质的特性，最终这束激光都会被反射回来，再经过
多次反射得到较高的激光功率。
三、半导体泵浦固体激光器的特点
1、半导体泵浦固体激光器具有高比功率，高可靠性，高输出功率，
低功耗，简单的设计，占用空间小等特点。
2、半导体泵浦固体激光器能够输出高功率的脉冲激光，能够改变激
光参数，实现定时、定量的光谱，从而更加稳定。
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。
激光显示技术简介
单片半导体是由宽谱带间隙的II-VI族单晶化合物（如ZnS、ZnSe、CdS、CdSSe、ZnO等）构 成的。通过选择合适的材料，完全可以获得可见光谱上的任何一个波长。为了减少损耗，激光 腔只有几个微米厚。激光面板预计能承受长时间的高能电子束轰击，达到10000至20000小时的寿 命。
4．液体激光器
液体激光器可分为两类：有机化合物液体（染料） 激光器（简称染料激光器）和无机化合物液体激光器 （简称无机液体激光器）。虽然都是液体，但它们的受 激发光机理和应用场合却有着很大的差别。染料激光器 已获得了广泛的应用，已发现有实用价值的染料约有上 百种，最常用的有若丹明6G、隐花青、豆花素等。
激光可达10－6 nm。
第6章 激光显示技术
5．化学激光器
化学激光器是基于化学反应来建立粒子反转的，如氟化氢 （HF）、氟化氘（DF）等化学激光器。化学激光器的主要优点是能 把化学能直接转换成激光能，不需要外加电源或光源作为泵浦源， 在缺乏电源的地方能发挥其特长。在某些化学反应中可获得很大的 能量，因此可得到高功率的激光输出。这种激光器可以作为激光武 器用于军事领域。
半导体泵浦固体激光器简介 半导体泵浦固体激光器（英文全称：Diode Pump Solid State
Laser），是近年来国际上发展最快，应用较广的新型激光器。该类 型的激光器利用输出固定波长的半导体激光器代替了传统的氪灯或 氙灯来对激光晶体进行泵浦，从而取得了崭新的发展，被称为第二 代的激光器。这是一种高效率、长寿命、光束质量高、稳定性好、 结构紧凑小型化的第二代新型固体激光器，目前在空间通讯，光纤 通信，大气研究，环境科学，医疗器械，光学图象处理，激光打印 机等高科技领域有着独具特色的应用前景。
半导体泵浦固体激光器
半导体泵浦固体激光器半导体泵浦固体激光器（DPSSL）是一种采用半导体激光二极管泵浦固体材料产生激光的激光器。
它结合了半导体激光器和固体激光器的优点，具有紧凑、高效、可靠和稳定的特点，在军事、医疗、工业和科学研究领域具有广泛的应用。
与传统的固体激光器相比，半导体泵浦固体激光器具有以下几个优点：1.效率高：半导体激光二极管可以以高效的方式将电能转化为激光能量，因此半导体泵浦固体激光器的光电转换效率非常高，比传统的闪光灯泵浦固体激光器高出很多。
2.功率密度高：由于激光二极管的特点，可以实现在很小的尺寸上获得高功率激光输出，从而使得半导体泵浦固体激光器具有极高的功率密度。
3.可靠性好：半导体激光二极管具有较长的寿命和较低的故障率，因此半导体泵浦固体激光器的可靠性也比较高，适合长时间连续工作。
4.调制性能好：半导体激光二极管可以通过调节电流来实现对激光能量的调制，因此半导体泵浦固体激光器的输出激光可以很方便地实现调制。
半导体泵浦固体激光器在军事、医疗、工业和科学研究领域有广泛的应用。
在军事领域，它可以用于制造高能量激光器武器系统，如激光导弹防御系统和高能量激光炮。
在医疗领域，它可以用于激光手术、激光治疗和放射性治疗等。
在工业领域，它可以用于材料加工、激光打标、激光切割和激光焊接等。
在科学研究领域，它可以用于激光实验、光学测量和精密加工等应用。
然而，半导体泵浦固体激光器也存在一些挑战和问题。
首先，半导体激光二极管泵浦固体材料时可能会产生过多的热量，导致系统的温度升高，影响激光器的性能和稳定性。
其次，半导体激光二极管的波长可能会受到温度和电流的影响而发生变化，导致激光输出的波长也发生变化。
此外，半导体激光二极管的能量转化效率也会随着时间的推移而下降，需要定期更换二极管。
总之，半导体泵浦固体激光器是一种具有潜力和广泛应用的激光器。
随着半导体激光二极管技术的不断进步和发展，半导体泵浦固体激光器的性能将会不断提高。
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：
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。
半导体泵浦全固态NdYVO_4线性宽带调频激光技术研究
半导体泵浦全固态Nd:YVO_4线性宽带调频激光技术研究具有良好调频线性度和宽带调频等特点的激光光源可用作合成孔径激光雷达和调频连续波(Frequency-modulated continuous-wave,FMCW)激光测距技术的照明光源。
在对目标物体的探测中,快速调频、线性的频率变化和大调频带宽有利于获得频率较大的低噪声拍频信号。
因此,研究具有快速线性宽带调频特点的半导体泵浦固体激光器具有非常重要的意义。
调频激光发展至今,依然是合成孔径激光雷达和FMCW激光测距等技术需要解决的关键技术问题。
半导体激光器、光纤激光器和半导体泵浦固体激光器无法兼顾快速调频、线性扫频和大调频带宽等特点。
半导体激光器和光纤激光器的高功率和高能量放大输出性能较差,不适合长距离雷达探测。
已有的半导体泵浦固体激光器连续调频范围窄,宽带调频中存在模式跳变现象。
针对这些问题,本文引入同步调频概念,建立同步调频理论模型,对半导体泵浦固体快速线性宽带调频激光技术进行了理论和实验研究。
调频激光的获得以稳定单频激光输出为前提。
提出在腔内插入倾斜标准具以获得稳定单频激光输出的实验方案。
理论研究Nd:YVO4的单频输出特性,给出标准具的跳模抑制表达式,建立了由跳模抑制和精细调频组成的同步调频理论模型,得到标准具倾斜角度和谐振腔腔长与频率偏移的变化关系表达式,为跨纵模宽带连续调频实验提供理论依据。
设计半导体泵浦驻波腔Nd:YVO4激光器,通过对薄标准具倾斜角度的优化,实现低噪声的稳定单频输出。
在此基础上,改变薄标准具倾斜角度,激光单纵模发生连续跳变,改变谐振腔腔长,激光频率在半个纵模间隔内发生连续偏移。
针对宽带调频的模式跳变问题,以同步调频理论模型为依据,通过同步调整标准具倾斜角度和改变谐振腔等效腔长,得到18 GHz的跨纵模宽带连续调频激光输出,证明了本文同步调频理论模型的正确性。
针对标准具和压电陶瓷驱动器(Piezoelectric-transducer,PZT)调频的一些缺点,本文提出利用Rb Ti OPO4(RTP)晶体的电光效应实现跳模抑制和精细调频的实验方案。
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。
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。
激光器件6-半导体泵浦固体激光器
1. 光-光效率可达30%以上
2. 光束质量比端面泵浦要差 3. 输出功率>4000W 全反镜 输出镜
工作物质
808nm泵浦光
1064nm固体激光
半导体泵浦固体激光器
DPSSL侧面泵浦立体示意图
半导体泵浦固体激光器
按圆周均布泵浦立体几何结构
半导体泵浦固体激光器
对称式直接泵浦
半导体泵浦固体激光器
二极管泵浦固体热容激光器示意图
固体热容激光器采用的二极管激光器列阵
固体热容激光器采用45度出射的二极管条
灯泵浦固体热容激光器示意图
固体热容激光器输出光斑的远场分布
热容激光器的损伤效果
2. 光束质量好，M2接近1
HT· 808nm
HR@1064nm
3. 输出功率<10W
工作 物质
808nm泵浦光 输出镜
1064nm固体激光
半导体泵浦固体激光器
一个端面泵浦
半导体泵浦固体激光器
双端面泵浦
半导体泵浦固体激光器
多路泵浦
半导体泵浦固体激光器
半导体泵浦固体激光器的泵浦方式
B、侧面泵浦(Side Pumping)
1、半导体泵浦固体激光器(DPSSL) 半导体泵浦固体激光器的优点
转换效率高
光束质量好
可靠性高
寿命长 低压供电 维护工作量小
体积小、重量轻
Nd:YAG吸收光谱、泵浦灯及 二极管激光发射光谱
半导体泵浦固体激光器
半导体泵浦固体激光器的泵浦方式高，光-光效率可达60%以上
固体热容激光器原理 激光器激发时工作物质和外界处于绝热状态， 泵浦功率产生的热存储在工作物质中，当激光 器不激光发时，对工作物质进行冷却，输出功 率
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
半导体泵浦固体激光器倍频与调Q实验一、前言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。
本实验的目的是熟悉半导体泵浦固体激光器的基本原理和调试技术，以及其调Q 和倍频的原理和技术。
二、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的工作Q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。
三、实验原理与装置1. 半导体激光泵浦固体激光器工作原理：上世纪80年代起，半导体激光器（LD）生长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。
a) 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。
b) 间接耦合：指先将LD输出的光束进行准直、整形，再进行端面泵浦。
常见的方法有：1) 组合透镜系统聚光：用球面透镜组合或者柱面透镜组合进行耦合。
2) 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。
3) 光纤耦合：指用带尾纤输出的LD进行泵浦耦合。
优点是结构灵活。
本实验先用光纤柱透镜对半导体激光器进行快轴准直，压缩发散角，然后采用组合透镜对泵浦光束进行整形变换，各透镜表面均镀对泵浦光的增透膜，耦合效率高。
本实验的压缩和耦合如图2所示。
LD激光晶体LD 激光晶体组合透镜激光晶体自聚焦透镜LD LD 光纤激光晶体1. 2. 3. 4.图1半导体激光泵浦固体激光器的常用耦合方式1.直接耦合2.组合透镜耦合3.自聚焦透镜耦合4.光纤耦合Nd:YAG LD 耦合系统电源TEC 和散热片图2本实验LD 光束快轴压缩耦合泵浦简图2、激光晶体图3Nd:YAG 晶体中Nd 3+吸收光谱图激光晶体是影响DPL 激光器性能的重要器件。
为了获得高效率的激光输出，在一定运转方式下选择合适的激光晶体是非常重要的。
目前已经有上百种晶体作为增益介质实现了连续波和脉冲激光运转，以钕离子（Nd 3+）作为激活粒子的钕激光器是使用最广泛的激光器。
其中，以Nd 3+离子部分取代Y 3Al 5O 12晶体中Y 3+离子的掺钕钇铝石榴石（Nd:YAG ），由于具有量子效率高、受激辐射截面大、光学质量好、热导率高、容易生长等的优点，成为目前应用最广泛的LD泵浦的理想激光晶体之一。
Nd:YAG晶体的吸收光谱如图3所示。
从Nd:YAG的吸收光谱图我们可以看出，Nd:YAG在807.5nm处有一强吸收峰。
我们如果选择波长与之匹配的LD作为泵浦源，就可获得高的输出功率和泵浦效率，这时我们称实现了光谱匹配。
但是，LD的输出激光波长受温度的影响，温度变化时，输出激光波长会产生漂移，输出功率也会发生变化。
因此，为了获得稳定的波长，需采用具备精确控温的LD 电源，并把LD的温度设置好，使LD工作时的波长与Nd:YAG的吸收峰匹配。
另外，在实际的激光器设计中，除了吸收波长和出射波长外，选择激光晶体时还需要考虑掺杂浓度、上能级寿命、热导率、发射截面、吸收截面、吸收带宽等多种因素。
3、端面泵浦固体激光器的模式匹配技术图4是典型的平凹腔型结构图。
激光晶体的一面镀泵浦光增透和输出激光全反膜，并作为输入镜，镀输出激光一定透过率的凹面镜作为输出镜。
这种平凹腔容易形成稳定的输出模，同时具有高的光光转换效率，但在设计时必须考虑到模式匹配问题。
图4端面泵浦的激光谐振腔形式对于平凹腔，根据腔的稳定性条件，易知当L<R2时腔稳定。
同时容易判断出其束腰位置在晶体的输入平面上，并可求出该处的光斑尺寸 0。
所以，泵浦光在激光晶体输入面上的光斑半径应该 0，这样可使泵浦光与基模振荡模式匹配，容易获得基模输出。
4、半导体激光泵浦固体激光器的被动调Q技术目前常用的调Q方法有电光调Q、声光调Q和被动式可饱和吸收调Q。
本实验采用的Cr4+:YAG是可饱和吸收调Q的一种，它结构简单，使用方便，无电磁干扰，可获得峰值功率大、脉宽小的巨脉冲。
Cr4+:YAG被动调Q的工作原理是：当Cr4+:Y AG被放置在激光谐振腔内时，它的透过率会随着腔内的光强而改变。
在激光振荡的初始阶段，Cr4+:YAG的透过率较低（初始透过率），随着泵浦作用，增益介质的反转粒子数不断增加，当谐振腔增益等于谐振腔损耗时，反转粒子数达到最大值，此时可饱和吸收体的透过率仍为初始值。
随着泵浦的进一步作用，腔内光子数不断增加，可饱和吸收体的透过率也逐渐变大，并最终达到饱和。
此时，Cr4+:Y AG 的透过率突然增大，光子数密度迅速增加，激光振荡形成。
腔内光子数密度达到最大值时，激光为最大输出，此后，由于反转粒子的减少，光子数密度也开始减低，则可饱和吸收体Cr4+:YAG的透过率也开始减低。
当光子数密度降到初始值时，Cr4+:YAG的透过率也恢复到初始值，调Q脉冲结束。
5、半导体激光泵浦固体激光器的倍频技术光波电磁场与非磁性透明电介质相互作用时，光波电场会出现极化现象。
当强光激光产生后，由此产生的介质极化已不再是与场强呈线性关系，而是明显的表现出二次及更高次的非线性效应。
倍频现象就是二次非线性效应的一种特例。
本实验中的倍频就是通过倍频晶体实现对Nd:YAG输出的1064nm红外激光倍频成532nm绿光。
常用的倍频晶体有KTP 、KDP 、LBO 、BBO 和LN 等。
其中，KTP 晶体在1064nm 光附近有高的有效非线性系数，导热性良好，非常适合用于YAG 激光的倍频。
KTP 晶体属于负双轴晶体，对它的相位匹配及有效非线性系数的计算，已有大量的理论研究，通过KTP 的色散方程，人们计算出其最佳相位匹配角为： =90°， =23.3°，对应的有效非线性系数d eff =7.36×10-12V/m 。
倍频技术通常有腔内倍频和腔外倍频两种。
腔内倍频是指将倍频晶体放置在激光谐振腔之内，由于腔内具有较高的功率密度，因此较适合于连续运转的固体激光器。
腔外倍频方式指将倍频晶体放置在激光谐振腔之外的倍频技术，较适合于脉冲运转的固体激光器。
6、实验装置图1）半导体泵浦固体激光器实验耦合系统准直器探测器散热片图5半导体泵浦固体激光器实验装置图2）半导体泵浦固体激光器调Q 实验Nd:YAG 耦合系统输出镜准直器探测器Cr 4+:YAG LD 电源TEC 和散热片图6调Q 实验装置图3）半导体泵浦固体激光器倍频实验Nd:YAG 输出镜准直器KTP LD 耦合系统电源TEC 和散热片图7倍频实验装置图四、实验内容与要求1、LD 安装及系统准直a) 将LD 电源接通。
通过上转换片观察LD 出射光近场和远场的光斑。
测量LD 经快轴压缩后的阈值电流和输出特性曲线。
b) 将耦合系统、激光晶体、输出镜、Q开关、准直器等各元器件安装在调整架和滑块上；c) 将准直器安装在导轨上，利用直尺将其调整成光束水平出射，中心高度50mm，水平并且水平入射在激光晶体中心位置；d) 通过调整架旋钮微调Nd:YAG晶体的倾斜和俯仰，使晶体反射光位于准直器中心，并且准直光通过晶体后仍垂直进入LD；e) 在准直器前安装T1输出镜，调整旋钮使输出镜的反射光点位于准直器中心。
2、半导体泵浦固体激光器实验a) 在准直器前安装T1输出镜，调整旋钮使输出镜的反射光点位于准直器中心。
打开LD电源，缓慢调节工作电流到1.3A。
微调输出镜倾斜和俯仰使系统出光，然后微调激光晶体、耦合系统，使激光输出得到最大值；b) 将LD电流调到最小，然后从小到大渐渐增大LD电流，从激光阈值电流开始，每格0.2A 测量一组LD输出功率。
结合LD的功率-电流关系，在实验报告上绘出激光输出功率-泵浦功率曲线；c) 更换为T2输出耦合镜，重复以上b、c的步骤，测试不同LD电流下的激光输出功率；d) 根据实验数据和曲线，计算两种耦合输出下的激光斜效率和光光转换效率，并作简要分析。
3、半导体泵浦固体激光器调Q实验a) 安装Cr4+:Y AG晶体，在准直器前准直后放入谐振腔内。
LD电流调到1.7A，观察输出的平均功率，微调调整架，使激光输出平均功率最大；b) 降低LD电流到零。
然后从小到大缓慢增加，测量1.7A、2.0A、2.3A时输出脉冲的平均功率；c) 安装探测器，取三个不同的LD工作电流（1.7A、2.0A、2.3A），分别测量输出脉冲的脉宽、重频；d) 计算不同功率下的峰值功率，对不同功率下的输出脉冲进行对比，并作简要分析。
4、半导体泵浦固体激光器倍频实验a) 将输出镜换为短波通输出镜，微调调整架使其反射光点在准直器中心。
打开LD电源，取工作电流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；b) 安装KTP晶体，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，观察旋转过程中绿光输出有何变化；五、实验结果与思考1、什么是半导体泵浦固体激光器中的光谱匹配和模式匹配？2、可饱和吸收调Q中的激光脉宽、重复频率随泵浦功率如何变化？为什么？3、把倍频晶体放在激光谐振腔内对提高倍频效率有何好处？。