腔内倍频激光的调试及参数测量

1. 腔内倍频激光的调试及参数测量 实验目的 实验原理 实验装置 实验内容及结果 思考练习

2. 1.实验目的 • 加深理解激光倍频的含义。 • 掌握获得连续腔内二次谐波的方法。 • 了解相位匹配及通过调节相位匹配得到激光输出的最大功率。

3. 2.实验原理 倍频基本原理 介质在外界光波电场Ek(t)的作用下也将引起介质内部的极化，其响应由电极化强度矢量P(t)i来表示 对于普通光来说,光的强度较低,物质对外界光电场的响应只有第一项，其后的高次项近于忽略,呈现出线性特性；而对于激光这样的强光来说,其后的高次项即呈现出非线性特性。

4. 相位匹配 • 角度相位匹配 • 准相位匹配（QPM）

5. 倍频方式 ：腔外倍频和腔内倍频 腔内连续或准连续倍频激光器装置的示意图

6. 倍频晶体要求： • 宽的透明波段 • 大的非线性系数 • 适当的双折射 • 高的抗光强损伤阈值 • 稳定的物理化学性能 • 大的接收角度和接收带宽

7. 3.实验装置 腔内倍频激光的调试及参数测量实验装置 实验装置

8. 4.实验内容及结果 1.校准具有SHG输出镜片（ROC=-75mm,HR>99% at 1067nm, HT>90% at 533.5nm,material-BK7）的激光器，以获取连续激光，其中L≈64mm。 2.泵浦电流调至1.300A。 3.保持操作在TEM00模式下，通过调节输出耦合器组件③上的螺钉a和b，将激光器输出功率调至最大值。

9. 4.将组件⑤（非线性晶体）插入到共振器中。使该组件尽可能接近激光晶体，但应避免晶体与机械部件之间的任何碰撞。确保二倍频晶体架座没有挡住激光晶体与可饱和吸收器晶体的开孔。恰如其分地插入非线性晶体之后，将会出现二次谐波（绿光）。若没有，则调节角度调整螺钉a和b来校准晶体。4.将组件⑤（非线性晶体）插入到共振器中。使该组件尽可能接近激光晶体，但应避免晶体与机械部件之间的任何碰撞。确保二倍频晶体架座没有挡住激光晶体与可饱和吸收器晶体的开孔。恰如其分地插入非线性晶体之后，将会出现二次谐波（绿光）。若没有，则调节角度调整螺钉a和b来校准晶体。 5.当有绿光出现时，通过调节输出耦合器组件③上的螺钉a和b，来调整绿色光斑并使其得到均匀外形（接近圆形）。

10. 6.在输出耦合器后面插入滤光片，用以滤除1067nm的红外线。6.在输出耦合器后面插入滤光片，用以滤除1067nm的红外线。 7.通过调节螺钉a和b，将绿光强度（输出功率）调至最大值。 8.绕共振器光轴旋转SHG晶体（使用手柄e），将绿光强度调至最大。如果在旋转过程中绿色光束的形状发生改变，则调节螺钉a和b使光斑重新变回圆形。 9.调节输出耦合器组件③上的螺钉a和b，将激光器输出功率调至最大值。 10.测量并绘制出泵浦LD功率PLD和输出二次谐波功率Pout的关系曲线。

11. 11.测量并绘制出非线性晶体旋转角度和输出二次谐波功率Pout的关系曲线。 12.通过调节输出耦合器组件上的螺钉a和b，从单模TEM00到双模，三模，四模时重新校准激光器。 附：激光工作在不同模式下的现象

12. 5.思考练习 • 试述激光倍频的原理和方式。 • 本实验装备中为何使用腔内倍频而不使用腔外倍频？ • 对于倍频晶体除了材料性质的要求之外，还有哪些要求？ • 试说明相位匹配在倍频技术中的意义与作用。 • 试举一个激光倍频技术的应用实例。