【導讀】此套系統(tǒng)適用于光信息科學與技術、電子科學與技術、應用物理等相關專業(yè)?？蓽y量閾值、轉換效率，倍頻效率等參量，開設電光調Q，選模等實驗。全面了解激光原理和激光技術，掌握電光調Q系統(tǒng)的調試方法。電光調Q固體脈沖激光器外罩機殼，整體美觀大方，并可保護內(nèi)部裝置。統(tǒng)結構緊湊，采用內(nèi)置三角導軌，具有良好的穩(wěn)定性。所有器件均采用標準件，互換性強，并且都可以拆卸，便于學生動手裝調。用安全、調節(jié)方便、光強可調等優(yōu)點。1064nm激光，經(jīng)倍頻后可以輸出532nm激光。若原子處于內(nèi)部能量最低的能量狀態(tài)，稱此原子處于基態(tài)，其它比基態(tài)。能態(tài)的多，電磁波與其發(fā)生作用，能使原子從低能級上升到高能級。兩個能級之間的變化叫做躍遷。將躍遷到能量較高的激發(fā)態(tài)。這種在沒有外界作用的情況下，原子從高能態(tài)向低能態(tài)的躍。的光子，這種過程稱為光的受激吸收。使頻率適中的電磁波入射到該“反轉”的。光燈泵浦時間相等，這種現(xiàn)象稱為激光器遲豫振蕩。表示粒子反轉數(shù)n?

　　

【正文】 圖 較高能量下被動調 Q激光波形 （ 四 ） 非線性光學實驗 1. 倍頻晶體角度匹配實驗 首先按照前面提到的步驟調節(jié)動態(tài)激光直到光斑均勻圓整。之后可用像紙的背面接受動態(tài)激光若沒有發(fā)現(xiàn)強點，則可以加裝非線性晶體（防止高功率下?lián)p壞倍頻晶體）。然后，關閉激光輸出，加入倍頻晶體 KTP，調整晶體的位置，打開半導體準直光源，使紅光正好通過晶體的中心且倍頻晶體前后兩個面的反射像都要返回小孔光闌，之后鎖緊晶體的光具座，關閉半導體準直光源。 接下來，再次打開激光（靜態(tài)）可發(fā)現(xiàn)原來要依靠上轉換片才能看見的1064nm 紅外光變成了可以肉眼可見的綠光。調節(jié)倍頻， KTP 的 Z 軸（打點方向）要與 1064 偏振方向成 45度，后再細調。打點是 Z 方向，它要和入射方向垂直。與光的偏振方向 45 度后再調俯仰和水平。此時調試得到是倍頻效率最高點。示意圖如下 圖 倍頻原理示意圖 25 具體操作可以旋轉晶體的角度，觀察輸出綠光的強度，找出輸出綠光最大的晶體角度。找到晶體最佳角度后，可以進行倍頻光的分光和倍頻效率的測量。由于靜態(tài)激光輸出峰值功率很低，很難得到較高效率的倍頻光輸出，我們采用動態(tài)光下的倍頻光作為測量對象。但由于人眼對強綠 光極其敏感容易致盲，所以建議實驗者佩戴防護眼鏡，且操作者嚴禁佩戴戒指手表等高反射金屬飾品，以防強光反射造成傷害。 2. 倍頻效率的測量和計算： 由輸出鏡輸出的 1064nm 基頻光通過 KTP 倍頻晶體后輸出包含 532nm 和1064nm 兩種光。為了測得 532nm 激光能量，我們使用一個 60176。等邊色散棱鏡將其分光，分別測得各自的能量： 1E (532nm 的能量 )， 2E （ 1064nm 的能量），則：倍頻效率 112 100%EEE? ??? 圖 分光示意圖 操作時關閉激光器，加入分光棱鏡，開準直光，找到偏折后光斑大致位置，鎖緊光具座。關閉準直光源，打開動態(tài)激光，能觀察到強的綠光輸出，此時用像紙在輸出一段距離后接收會發(fā)現(xiàn)像紙上會同時出現(xiàn)左右兩個光斑，面對像紙，左側的光斑為 1064nm 紅外光的光斑，右側為 532nm 綠光的光斑。打開示波器，接好熱釋電探頭，分別用熱釋電能量探頭接收分開的綠光和 1064nm 紅外光，改變氙 燈注入能量，記錄數(shù)據(jù)例如： 測量數(shù)據(jù)及處理：（熱釋電探頭） 26 氙燈電壓（ V） 1E（ mV） 532nm 黃色波形 2E (mV)1064nm 藍色波形 倍頻效率 ? 560 640 504 % 600 872 512 % 640 1200 576 % 680 1220 616 % 700 1280 704 % 540 560 580 600 620 640 660 680 700 72058606264666870????? ? ? ? ( v ) B 圖 倍頻效率曲線 注明： CH1為 532nm 倍頻光； CH2為 1064nm 基頻光 圖 倍頻效率波形圖 輸入能量（ v) 轉換效率 27 我們用棱鏡分光時其位置放置選擇在最小偏向角位置，即 入射光和出射光行進方向間的夾角最小處。具體說明如下： 最小偏向角的計算 ： 下為測量示意圖： 圖 最小偏向角測量示意圖 利用余弦定理 a2 +b22bccosα =c2 ，其中 a=101cm ， b= 177cm ，c=139cm， 計算得 cosα = α =176。 六 使用及維護 一、 操作使用： 1. 連接電源，確定各線路正確連接。然后檢查冷卻系統(tǒng)的水管是否暢通，有無打結現(xiàn)象，確保水路循環(huán)能無阻運行。 2. 打開位于水箱后控制面板上的電源總開關，此時冷卻系統(tǒng)啟動， 水路開始循環(huán)，檢查其循環(huán)暢通無阻后則可開動激光器。 3. 在水箱前面是激光器的電源控制面板，啟動步驟是： 1） 按“電源”鍵，開通電源，此時“狀態(tài)指示”中的“電源”指示燈亮。 2） 開啟“預燃”鍵，此時“狀態(tài)指示”中的“預燃”指示燈亮。 3） 一切正常后，開“啟動”鍵，此時“狀態(tài)指示”中的“啟動”指示燈亮，慢 28 調“電壓調節(jié)”鍵由低到高輸入氙燈電壓，至出激光為止（大概在 500V 左右就會很清晰了，用上轉換片在導軌上接受則可觀察到綠色光斑，調試使輸出圓整均勻的光斑即可）。 4） 完成上述“靜態(tài)激光的調試”后，可以開啟調 Q 控制輸出 “動態(tài)激光”。控制氙燈電壓（“電壓調節(jié)”鍵控制）在較低輸入（ 500V 以下為宜），先開啟“晶壓”鍵給晶體加上高壓（輸入的高壓由晶體而定，是個定值。一般定好后不再改動，除非更換晶體。由“晶壓調節(jié)”控制高壓輸入值。），此時“狀態(tài)指示”中的“晶壓”指示燈亮。調節(jié)晶體角度位置完成“關門”后，開啟“退壓”鍵，此時“狀態(tài)指示”中的“退壓”指示燈亮。給晶體退壓，輸出動態(tài)激光。 5） 在“頻率選擇”欄里，有三種頻率控制，是內(nèi)信號控制分別是：每秒！次，每秒 5次，每秒 10 次，即表示每秒輸出激光的次數(shù)，也即，激光器的工作頻率。外信號 為外部加入，一般由自己的需要而定。外信號接口在電源的后面板。 6） 關機順序：如在動態(tài)工作，先關“退壓”鍵，再關掉“晶壓”鍵。然后關閉“啟動”鍵，待到氙燈電壓顯示面板的指針慢慢返回零點后，再關“預燃”鍵，完了就可以關閉“電源”鍵。最后關閉水箱后控制面板上的電源總開關，水系統(tǒng)也停止工作。此時應將激光器用干凈的布遮蓋，防止入灰塵。 7） 在整個調試工作過程中應避免“急開急?！?，防止故障，要平穩(wěn)變化調節(jié)。 二、 日常維護 ： ，防止灰塵落入激光器的各光學器件表面，會影響激光輸出質量，嚴重時會損 傷器件。如發(fā)現(xiàn)器件表面有污染，是灰塵可以用“洗耳球”吹落，若不行就要用鏡頭紙配合酒精清理。 ，用去離子水作為冷卻液為宜，它可以盡可能的減少對工作物質棒的污染，維持激光器的良好工作狀態(tài)。且應該定期對水進行更換，并對水箱進行清理。 ，此時應該考慮對其進行清理維護，主要是對各光學元件進行清理，拆開激光聚光腔對工作物質棒，氙燈，及聚光腔內(nèi)部進行清理。清理過程中應使用，鏡頭紙，酒精溶液，脫脂棉竹質或塑料鑷子等工具。在清理過程中應注意保護，各元件不能受損，尤 其是端面要小心清理。清理完畢后在裝合過程中亦應小心安全，且不能使之再受污染。 29 七 電源的操作說明： 圖 電源前面板圖 圖 電源后面版圖 規(guī)格：長 355mm 寬 362mm 高 185mm 連接電源線后 ， 打開水泵開關。 將電源 開關鑰匙打到 ON，數(shù)字表頭啟動 ，說明電源連接正常。 按下 電源上 SIMMER 鍵 ，其對應的燈點亮，說明氙燈預然正常 。 按下 WORK 鍵 ，在 FREQ SET（ pps）上方選擇脈沖頻率，有每秒 30 20次四個檔， 此時 FRIQ 等閃爍， 激光 器達到靜態(tài) 輸出 狀態(tài)。 調節(jié) CHARGE VOLT 旋鈕 ，氙燈注入電壓 從 0~1000V 連續(xù)可調 按下 QSW SEL 內(nèi)的 HV鍵，給調 Q 晶體兩端加高壓（退壓式電光調 Q） ,此時旋轉調 Q 晶體和 HV 旋鈕，使晶體電壓在 30004000V 之間 ， 使激光器達到關閉狀態(tài)。 按下 QSW SEL 內(nèi)的 ON旋鈕，退去晶體兩端電壓，同樣在 FREQSET（ pps）內(nèi)可選擇輸出頻率，通過 DELAY 旋鈕調節(jié)退壓 延時，使其在合適位置，此時激光輸出能量最大，脈寬最窄，激光器處于 動態(tài)輸出狀態(tài)。 關電源的順序與打開電源的順序正好相反，注意在關閉之前 要將電壓旋至 0 V，此時關閉電源，拔掉電源線。