氦氖激光器模式分析实验

氦氖激光器调试实验

一、实验目的

1、了解He-Ne激光器的工作原理和基本结构； 2、掌握外腔式He-Ne激光器的F-P腔调节技术； 3、分析放电电流对激光输出功率的影响。

二、实验仪器

外腔式He-Ne激光器、准直光源，光学导轨，激光功率计，光阑，腔镜。 三、实验原理

一、激光原理概述

1 普通光源的发光——受激吸收和自发辐射

普通常见光源的发光（如电灯、火焰、太阳等的发光）是由于物质在受到外来能量（如光能、电能、热能等）作用时，原子中的电子就会吸收外来能量而从低能级跃迁到高能级，即原子被激发。在没有外界作用时会自发地向低能级（E1）跃迁，跃迁时将产生光（电磁波）辐射。辐射光子能量为

h??E2?E1

2受激辐射和光的放大

h?h?h?h?h?E2 E1 E2 (a) 自发辐射

E2 E2 h?E2 E1 h?E2 E1 (b) 受激吸收

受激发射 高能态原子 (c) 低能态原子双能级原子中的三种跃迁 受激辐射的过程大致如下：原子开始处于高能级E2，当一个外来光子所带的能量hυ正好为某一对能级之差E2-E1,则这原子可以在此外来光子的诱发下从高能级E2向低能级E1跃迁。这种受激辐射的光子有

通信与信息工程学院

激光器件与应用课程设计

班 级：姓 名：学 号：指导教师：设计时间：成 绩：

评 语：

电子科学与技术

1207060221

2016.1.4-2016.1.15

通信与信息工程学院

二〇一六年

氦氖激光器电源设计

1实验目的

1)熟悉激光器的基本原理和组成； 2)掌握氦氖激光器工作原理； 3)掌握气体激光器对电源的要求；

4)学会气体激光器电源的设计和制作方法； 5)完成3mW氦氖激光器放电电源的制作与调试。

2实验仪器设备

He-Ne激光器、万用表、线路板 、1N4007型二极管、0.022μF瓷片容器 10uF电解电容、1MΩ电阻、44KΩ10W碳膜电阻。

3 氦氖激光器的工作原理 3.1 氦氖激光器的基本组成

1)放电管

放电管由放电毛细管和贮气管构成，其中毛细管处于增益介质工作区，是决定激光器输出性能的关键组成部分，之所以采用毛细管结构是由氖原子的能级结构决定的。贮气管与毛细管相连，且毛细管的一端有隔板，这是为了保证放电管的工作物质总量， 使毛细管内的气体得到不断的更新，减缓了放电时毛细管内的杂质气体的增加和氦氖气压比的变化速率，延长了器件寿命。普通的氦氖激光器放电管一般用GG17

氦氖激光器的结构及原理

1．氦氖激光器的结构

氦氖（He-Ne）激光器的结构一般由放电管和光学谐振腔所组成。激光管的中心是一根毛细玻璃管，称作放电管（直径为1mm左右）；外套为储气部分（直径约45mm）；A是钨棒，作为阳极；K是钼或铝制成的圆筒，作为阴极。壳的两端贴有两块与放电管垂直并相互平行的反射镜，构成平凹谐振腔。两个镜版都镀以多层介质膜，一个是全反射镜，通常镀17层膜。交替地真空蒸氟化镁（MgF2与硫化锌（ZnS）。另一镜作为输出镜，通常镀7层或9层膜（由最佳透过率决定）。毛细管内充入总气压约为2Torr（托）的He、Ne混合气体，其混合气压比为5：1－7：1左右。内腔管结构紧凑，使用方便，所以应用比较广泛。但有时为了特殊的需要也常选用全外腔式或半外腔式。全外腔式的放电管和镜片是完全分离的，半外腔式是上两种形式的结合。外腔式和半外腔式都需要粘贴布儒斯特片，窗片法线与激光光轴有一夹角，应等于布儒斯特角θ：θ=tg-1n , K8玻璃对632.8nm激光 n=1.5159；θ=56°35＇；熔融石英 n=1.46；θ=55°36＇。因此，全外腔式和半外腔式激光器输出的光束是电矢量平行于入射面的线偏振光。

2．氦氖激光器激发机理

氦氖

2013年1月6日 激光原理论文

激光原理论文 [单模非均匀加宽氦氖激光器] 专业： [10应用物理] 学生姓名： [xxx] 学 号：xxxxxxxx 1 页 全14页 第

2013年1月6日 激光原理论文

单模非均匀加宽氦氖激光器

姓名：xxx 专业：应用物理 学号：xxxxxxx

【摘要】本文从激光的起源开始介绍，讨论了受激辐射理论，激光器的产生和发展过程。又分别讨论了氦氖激光器，实现单模的方法，以及非均匀加宽产生的机理。最后讨论了单模非均匀加宽氦氖激光器。探讨了单模非均匀加宽氦氖激光器的性能。

【关键字】 受激辐射 氦氖激光器 非均匀加宽 单模 单模非均匀加宽氦氖激光器

1、激光的起源

“激光”一词是“LASER”的意译。在我国曾被翻译成“莱塞”、“光激射器”、“光受激辐射放大器”等。1964年，钱学森院士提议取名为“激光”，既反映了“受激辐射”的科学内涵，又表明它是一种很强烈的新光源，贴切、传神而又

He-Ne激光器模式分析

一 实验目的

1 了解激光器的模式结构，加深对模式概念的理解。 2 通过测试分析，掌握模式分析的基本方法。

3 对本实验使用的分光仪器——共焦球面扫描干涉仪，了解其原理、性能，学会正确使用。

二 实验仪器

实验装置如图1所示。实验装置的各组成部分说明如下： 1 待测He-Ne激光器。 2 激光电源。 3 小孔光阑。

4 共焦球面扫描干涉仪。 5 接收器。 6 电子计算机。

三 实验原理

1 激光器模的形成

我们知道，激光器的三个基本组成部分是增益介质、谐振腔和激励能源。如果用某种激励方式，在介质的某一对能级间形成粒子数反转分布，由于自发辐射和受激辐射的作用，将有一定频率的光波产生，在腔内传播，并被增益介质逐渐增强、放大，如图2

所示。实际上，由于能级总有一定的宽度以及其它因素的影响，增益介质的增益有一个频率分布，如图3所示，图中G(?)为光的增益系数。只有频率落在这个范围内的光在介质中传

1

播时，光强才能获得不同程度的放大。但只有单程放大，还不足以产生激光，要产生激光还需要有谐振腔对其进行光学反馈，使光在多次往返传播中形成稳定、持续的振荡。形成持续振荡的条件是，光在谐振腔内往返一周的光程差应是

1 . 实验一 利用共焦扫描干涉仪分析激光器的模式

实验序号 No:225001

一、实验目的

1.了解稳定球面腔激光器的模式结构；

2.掌握利用共焦扫描干涉仪分析激光器输出模式的方法。

二、实验原理

1.激光模式的一般分析

由光学谐振腔理论可以知道，稳定腔的输出频率特性为：

L C V mnq h 2 = [ ) 1 ( 1 + + + n m q p ]cos -1 [(1— 1 R L )(1— 2 R L )] 1/2 (1)

其中：L —谐振腔长度；

R 1、R 2—两球面反射镜的曲率半径；

q —纵横序数；

m 、n —横模序数；

利用共焦扫描干涉仪分析激光器模式 Analyze Laser Modes

Using Co-focal Scanning Interferometer

2 η—腔内介质的折射率。

横模不同（m 、n 不同），对应不同的横向光场分布（垂直于光轴方向），即有不同 的光斑花样。正因为如此，人们常用目测方法判断激光器的横模结构，这对于简单且规范 的横模花样较方便，但对于复杂的横模，目测则很困难。精确的方法是借助于仪器测量， 本实验就是利用共焦扫描干涉仪来分析激光器输出的横模结构。

由（1）式看出，对于同一纵模序数，不同横模之间的频差

光纤激光器与不同激光器的比较

光纤机和YAG固体激光机及其它激光器工作原理区别

YAG激光熟称红宝石固体激光，光纤则是另外一种高端产品。 不管是YAG激光还是光纤激光焊接原理都一样，主要是发生器不一样。

光纤激光器是把泵浦物质掺入到光纤中，由半导体激光器发出的特定的波长的激光耦合后。使光纤产生激光，光纤激光的优点是模式好，利于焊接。光电转换率高可以达到二氧化碳激光（CO2)的两倍。而且在焊接的时候有优势，因为光纤激光器发出的光是1070纳米的波长 所以吸收率更高。

其半导体泵浦光纤激光器和光纤传导直接半导体管激光器系列，包括1Kw以上的单模激光器、高达50 kW的多模激光器、25 kW 调Q脉冲激光器以及高达10 kW的直接半导体激光器。

所有光纤激光器都具有性能可靠、结构紧凑、半导体泵浦源寿命长、免维护、电光转换效率最高、以及在全功率范围内，光束发散角和光束质量完全保持一致等特点。 光纤激光机可用于微电子、印刷、汽车、医疗设备、造船、航空等诸多行业，可加工材料涵盖从心脏支架和计算机存储芯片的微机械加工，直到厚管壁的深熔焊。

使用操作灵活，是光纤激光器最具革命性的特

光纤激光器与不同激光器的比较

光纤机和YAG固体激光机及其它激光器工作原理区别

YAG激光熟称红宝石固体激光，光纤则是另外一种高端产品。 不管是YAG激光还是光纤激光焊接原理都一样，主要是发生器不一样。

光纤激光器是把泵浦物质掺入到光纤中，由半导体激光器发出的特定的波长的激光耦合后。使光纤产生激光，光纤激光的优点是模式好，利于焊接。光电转换率高可以达到二氧化碳激光（CO2)的两倍。而且在焊接的时候有优势，因为光纤激光器发出的光是1070纳米的波长 所以吸收率更高。

其半导体泵浦光纤激光器和光纤传导直接半导体管激光器系列，包括1Kw以上的单模激光器、高达50 kW的多模激光器、25 kW 调Q脉冲激光器以及高达10 kW的直接半导体激光器。

所有光纤激光器都具有性能可靠、结构紧凑、半导体泵浦源寿命长、免维护、电光转换效率最高、以及在全功率范围内，光束发散角和光束质量完全保持一致等特点。 光纤激光机可用于微电子、印刷、汽车、医疗设备、造船、航空等诸多行业，可加工材料涵盖从心脏支架和计算机存储芯片的微机械加工，直到厚管壁的深熔焊。

使用操作灵活，是光纤激光器最具革命性的特

华南师范大学

硕士学位论文

InGaAsP/InP量子阱激光器的模型分析

姓名：陈贵楚

申请学位级别：硕士

专业：微电子与固体电子学

指导教师：范广涵

20040501

华南师范大学硕士学位论文

摘要

半导体激光器是一种电致发光器件，自６０年代被发明以来，得到了迅猛的发展。随着其新结构与新材料出现以及其器件功能的不断扩展，它在越来越多的领域得到了广泛的应用，如光通信、光存储、军事、生物等各方面，因此关于半导体激光器的有效应用也是一项值得研究的课题，有重要的现实意义。通常对于有半导体激光器应用的系统来说，激光器是此系统的关键部件，激光器本身的状态对于整个系统的性能有至关重要的影响，所以激光器与外围驱动电路作为一个体系来分析其性能特征是很有必要的，显而易见，对半导体激光器定模即构造其电路模型有助子其在系统中的有效应用。

ＩｎＧａＡｓＰ四元系长波长量子阱激光器是目前在高速光纤通信中应用最为广泛的一类激光源，构建其电路模型有助于完成光发射机的优化设计，这对于高质量的光通信传输系统有非常重要的意义。围绕以对此类激光器的定模为中心，本文的工作主要如下：

１．对ＩｎＧａＡｓＰ量子阱材料生长、测试及器件制作工艺作了详细的说明，ＩｎＧａＡｓＰ四元系材料的ＭＯＣＶＤ高质量生长需要调整很

编号

湖北第二师范学院激光原理期末考试论文

红宝石激光器原理及应用

教学学院 物理与电子信息学院 届 别 2010届 专 业 物理学 学 号 1050710027 姓 名 袁亚丽 指导老师 郑秋莎 完成日期 2013.6.10

目 录

1 引用........................................................................................................ 1 2 激光与激光器........................................................................................ 3 2.1 2.2

激光...............................................................