【文章內(nèi)容簡介】 偏器之前已經(jīng)旋轉了 180176。，因此能夠通過并返回腔內(nèi)建立振蕩。 （二） 倍頻技術原理 基本概念及原理 利用非線性晶體在強激光作用下的二次非線性效應，使頻率 為 ? 的激光通過晶體后變?yōu)轭l率為 2? 的倍頻光，稱為倍頻技術，或二次諧波振蕩。本系統(tǒng)是將 1064nm 的激光通過倍頻晶體（ KTP），變成 532nm 的綠光。 用非線性材料產(chǎn)生倍頻激光的器件成為倍頻激光器。一般把入射的激光稱為基頻光，由倍頻激光器出來的光稱為倍頻光或二次諧波。 根據(jù)非線性材料特性，我們一般采用角度匹配來得到二次諧波。角度相位匹配是利用晶體的雙折 射來補償正常色散而達到相位匹配的一種方法。使入射到晶體的基頻光和產(chǎn)生的倍頻光具有不同的偏振態(tài)，而所用晶體應預先根據(jù)晶體光學的理論和有關的折射率數(shù)據(jù)計算出切割晶體的方向，磨制成所需形狀，使基頻光和倍頻光能滿足相位匹配條件。 按照入射基波的偏振態(tài)又可將角度匹配方式分為兩類：一種是基波取單一的線偏振光形式入射，而倍頻光為另一種狀態(tài)的相偏振光，這種情況通常稱之為 12 第 I 類相位匹配。這一倍頻過程用一式子表示為“ o+o=e”或“ e+e=o” ,因為兩個基波的偏振方向是平行的，所以又稱平行式相位匹配。另一種情況是基波同時取兩種不同的線偏光形式，即兩者的偏振方向是垂直的，而產(chǎn)生的倍頻光為單一狀態(tài)的線偏振光，這種情況稱為第 II 類相位匹配，記作“ e+o=e”或“ e+o=o” ,因為第 II 類匹配方式在非線性極化過程中，不是單純由基波的 o 光（或 e 光）的分 量乘積在起作用，而是 o光和 e 光分量同時在起作用。 在本套系統(tǒng)中采用的非線性晶體 KTP(磷酸氧鈦鉀 )實現(xiàn)倍頻，其相位匹配屬于第 II 類相位匹配（方位角 ?? ，匹配角 90?? ）。 三 .實驗儀器 圖 電光調(diào) Q激光器裝置圖 1. 半導體準直光源 .（ 650nm） 2. 小孔光闌（ Φ 2mm） . 3. 全反鏡（曲率半徑 4m，鍍膜對 1064nm的反射率 R=% (Φ 20)） 4. KD*P Q 開關晶體 (Φ 12*40) 5. 偏振片 (Φ 30*5) 6. 聚光腔（聚四氟乙烯材料）（ 3:Nd YAG? 激光棒 Φ 6*100mm（兩端鍍 1064nm增透膜）和脈沖氙燈 Φ 7*90mm） . 7. 輸出鏡（ K9 玻璃材質(zhì) Φ 20） 13 8. KTP 倍頻晶體 (8*8*7) 9. 分光棱鏡（ 60 度、一面磨砂、 邊長 厚度 25 ） 10. Q 開關驅動電路盒（冷陰 極閘流管（ 110*39*55）） ● 說明 1. 由元件 3， 6， 7 即可構成激光器的基本結構 “ 兩模一棒 ” 輸出激光，此時輸出的是未加任何調(diào)制的激光，叫 靜態(tài)激光 . 2. 在 3， 6 之間加入 4 和 5，便可實現(xiàn) 退壓式電光調(diào) Q. 調(diào) Q 后輸出的激光叫動態(tài)激光 。 3. 在 7 之后加入 8，調(diào)試后可以輸出 倍頻激光 。 4. 在 8 之后加入 9，可以完成分光，測量 倍頻效率 。 ● 附件 儀器附件： 光電探測器 （ 連續(xù) 探測器 脈沖 探測器 短脈沖探測器 能量探測器（各一個） ） 機柜（ MC10 電源 水冷系統(tǒng) ） 激光防護鏡（兩副） 實驗用具： 靶紙 上轉光片（一個） 六角扳手 洗耳球 毛玻璃片（各一個） 鏡頭紙（一本） 滴瓶（一個） 觀測鏡（一個） 選配器件： 示波器 （ 300MHz 以上） 四 .實驗內(nèi)容 1. 固體激光器的裝調(diào) 1） 裝調(diào)：調(diào)整半導體準直光源，使小孔光束在通過導軌中心線的垂面并與導軌表面平行。調(diào)節(jié)全反射腔鏡的四維調(diào)整架，使小孔光束通過其中心，并讓反射光束沿原路返回小孔。裝好聚光腔體，調(diào)節(jié)其支架，使小孔光束通過激光棒兩端面的中心，并讓其前端面的反射光點返回小孔。 2） 選模： 固定的諧振腔可能激勵 的橫模與腔型結構、損耗大小和激勵水平等因素有密切關系。低階模與較小的光束發(fā)散角相對應，所以為獲得單一基模輸出必須采取橫模選擇技術 。 橫模選擇方法可分為兩類：一類是在一定的諧振腔內(nèi)插入附加的選模元件來提高選模性能 ，可用小孔光闌和擴束望遠鏡實現(xiàn) ；另 14 一類是改變諧振腔的結構和參數(shù)以獲得各衍射損耗的較大差別，提高諧振腔的選模性能，即非穩(wěn)腔選模。 此實驗采用小孔選模 3） 測量靜態(tài)激光的閾值； 4）測量靜態(tài)激光及燈光脈沖寬度； 5） 測量靜態(tài)激光輸出能量，描繪斜效率曲線； 6）計算靜態(tài)激光的峰值功率。 2. 電光調(diào) Q 實 驗 1）調(diào)試激光器，測量其關門電壓及閾值能量； 2）測量動態(tài)激光輸出能量； 3）測量動態(tài)激光的脈沖寬度； 4）計算動態(tài)激光的峰值功率； 5）計算激光器的轉換效率及輸出激光的動靜比； 3. 被動調(diào) Q 實驗 1） Cr4+:YAG 晶體飽和吸收特性的研究； 2）測量激光輸出脈寬及能量； 3）計算峰值功率； 4）被動調(diào) Q激光器的搭建； 4. 非線性光學實驗 1）從理論上計算 KTP 晶體的相位匹配角； 2）調(diào)節(jié)激光器及倍頻晶體的相位角和方位角觀察對倍頻效率的影響； 3）改變色散棱鏡的位置，確定其最小偏向角以得到基 頻光和倍頻光的最佳分光位置； 4）計算晶體的倍頻效率； 5）改變注入能量，觀察其對倍頻效率的影響； 6）描繪“注入能量 — 倍頻效率”曲線； 五 .實驗過程與數(shù)據(jù) （一） 激光器的裝調(diào) 準 備 ：需要的元件（ 從左至右 半導體準直光（ 650nm），小孔光闌， 全反鏡 ， Q 晶體，偏振片， Nd3+： YAG 固體激光棒 ， 輸出鏡 ，倍頻晶體，分光棱鏡）； 15 系統(tǒng)電源；水冷系統(tǒng)；三角導軌及基座。 圖 裝調(diào)示意圖 (650nm)， ， ， +： YAG 固體激光棒（ Ф 6*100mm） ， ， (KTP)， (K9 玻璃為基質(zhì)， 60176。 ) 1． 激光器的裝調(diào) 1） 調(diào)光路的目的 光路調(diào)節(jié)的好壞直接關系著出光的效果，調(diào)節(jié)的好，一般可以直接出光，對下面的實驗有很大的幫助。 2） 激光器的調(diào)節(jié) (1)、 調(diào)準直光：接通半導體準直光光源的電源，將小孔光闌放在靠近準直光處，江洪光正通過小孔，再將光闌拉遠，調(diào)節(jié)準直光的水平和俯仰旋鈕，在使準直光通過光闌小孔，反復幾次上一過程直到小孔光闌放在導軌的任何地方準直光都通過光闌小孔。 注：同時要考慮棒的高度，不要低 于棒的中心，最好高出 45mm，因為加偏振片光路會下偏。 (2)、 調(diào)節(jié)棒的高度：先調(diào)棒的靠近準直光端，使準直光點通過棒的中心或略高，再調(diào)遠端，使反射像回到小孔光闌的小孔內(nèi)，旋緊螺絲時要均勻用力，時時關注反射像，確保其回到小孔內(nèi)，旋緊螺絲。 (3)、 調(diào)節(jié)輸出境和反射鏡：先將反射鏡放在靠近光闌出，使 650mm 準直光通過全反鏡的中心，并且其反射像回到光闌小孔，再使全反鏡遠離光闌重復以上操作，直到全反鏡放在導軌的任何地方其反射像都回到光闌小孔，最后將全反鏡放在靠近光闌處，旋緊固定旋鈕。輸出鏡的調(diào)節(jié)方法同調(diào)全反 鏡的方法相同，最后將輸出鏡固定在棒的遠端。 16 (4)、 調(diào)節(jié)偏振片和調(diào) Q 晶體：偏振片要求離棒端有一定距離（約 10mm），準直光通過偏振片中心，調(diào)解架盡量與棒垂直（目視），將偏振片固定到棒的前端。 調(diào) Q 晶體要求準直光通過晶體的中心，且其反射像盡量回到光闌孔心，最后將其固定在偏振片和全反鏡之間。 (5)、 倍頻晶體的調(diào)節(jié)方法：方法與調(diào) Q 晶體的調(diào)節(jié)方法相似，要盡量讓準直光通過倍頻晶體的中心，將其固定在輸出鏡的后面。 3） 器件的清洗 1)、輸出鏡、全反鏡、偏振片一般一個星期清洗一次，調(diào) Q 晶體的清洗比較困難 ，一般用長絨棉輕擦或用洗耳球吹。 2)、棒和燈：若用自來水，一個月就必須清洗；用去離子水或蒸餾水 1— 2個月清洗一次就可以。 3）、在打相紙時一定要遠離輸出鏡或外套一透明袋。 2． 激光器閾值的測量 激光器的光路調(diào)好后，導軌上只保留