激光技术实验报告

实验一 氦氖激光系列实验

一、实验内容：1、氦氖激光器的调节 2、氦氖激光器的输出功率 3、氦氖激光器发散角测量

4、用共焦球面扫描干涉仪观察、分析、判断激光器的模式组成 二、实验仪器：

氦氖激光器、调节板、谐振腔反射镜、半内腔氦氖激光器、激光功率指示仪、共焦扫描仪、示波器 三、实验原理及方法

次为例）

10/10

10∑==i i P P

其中：0P 为十次测量的平均值。 激光器功率漂移

=η%100/0⨯∆P P 其中2/)(min max P P P -=∆

固定输出镜，调至出光，旋转输出镜俯仰倾斜旋钮，结合功率计，将其输出调至最大。打开激光器电源并预热20～30分钟，将激光器光束对准激光功率指示仪探头中心位置，每隔10分钟记录一次，测量氦氖激光器的输出功率随时间变化曲线。

3. 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a x ≤的所有点。未被刀口挡住而通过的光功率P 用余误差函数表示为：

)2(2),(0a W

erfc P dxdy y x I P a

=

=⎰⎰ 如果先用刀口把光束全部挡住，然后把刀口缓慢拉出时，未被刀口挡住而通过的光功率可用相应的误差函数表示。

)exp(),(2

2

20σ

y x p y x I +-=

)2(210σ

a

erfc p p = 其中2/W =σ是数理统计中的标准偏差。根据上式作出的归一化高斯分布和相对

功率与刀口位置关系曲线如下图所示

可以证明，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σ6745.0=p e 。所以从由实验得到的相对功率与刀口位置的关系曲线就可确定p e 的值。算出σ值后就可计算P/0P 的理论值，进行曲线拟合。如果拟合的好，就证明基横模光强是高斯分布。用p e 的值可以计算光斑大小：

)2(4826.1p e W = )2(7456.12/1p e D =

如图所示，将刀口位于激光光斑边缘位置，并将功率计置于刀口后面来测量未被刀口挡住的激光光功率。

1、为激光器，

2、为装有螺旋测微器的刀口，

3、为功率计。

缓慢旋转螺旋测微器，推进刀口，每0.04mm （也可取最小精度0.02mm ）测一对应的激光功率P ，记录在设计的表格中,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。 4.

在调节板前依次放上放大器和扫描干涉仪使激光通过扫描仪进入放大器。通过示波器观察波形图，计算纵模间隔。

四、实验结果与分析 2. 时间

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1

2

3

x

y

10

10

1

0i i P P =∑= =0.428mw 2)(min max P P P -=∆

%

1000⨯∆=P P η =0.93﹪ 3.

/mm P/m w

0.007

0.004

0.002

0.000

P-x

00.05

0.10.150.20

100

200

300

400

P

则光斑直径D=7.60mm

经测量L=143.1cm θ=2arctan （D/2L ）≈17.43°

T2=1.140ms T1=4.100ms

Δ=13.49GHz

五、实验收获与建议

深入理解了基膜氦氖激光器激光光束横向光场的高斯分布特性以及激光光束发散角的意义；

由以上实验可知氦氖激光器发射功率稳定，且能输出不同的稳定的模式，发散角较小。在发射角实验中建议用绳子丈量光路长度。

实验二半导体泵固体激光器系列实验

一、实验内容：1.半导体固体泵激光器的调节

2. 半导体固体泵激光器输入输出特性的研究

二、实验仪器：

三、实验原理及方法：

1.利用氦氖激光器自准直泵浦源、倍频晶体、输出镜。调节输出镜位置与俯仰角，观察绿光输出强度至最大。

2.将滤色镜放置于输出镜前，调节激光器电流，从0起没10mA记录激光功率。整理数据得出特性。

四、实验结果与分析

2.

LD 电流/mA 0-60 70-19

200 210 220 230 240 250 260 270

P/m W 0.00

6

0.007 0.00

8

0.01

1

0.01

3

0.01

5

0.01

9

0.02

5

0.03

1

0.03

9

LD

电

流

/mA

280 290 300 310 320 330 340 350 360 370

P/m W 0.04

3

0.043 0.04

0.04

8

0.05

6

0.06

3

0.07

0.07

3

0.07

0.07

4

LD

电

流

380 390 400 410 420 430 440 450 460 470