2022年实验一-半导体激光器系列实验.docx
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1、精品学习资源试验一 半导体激光器系列试验欢迎下载精品学习资源3分析器可旋转偏振片f=最小刻度值 14旋转台0360最小刻度值 15多功能光学升降台升降范畴 40mm6光功率指示仪2W200mW6挡一、试验设备介绍1试验仪器序号12名称规格半导体激光器及可中心波长 650nm, 5mW, 调电源电流040mA连续可调WGD-6 光 学 多 道 光栅600L/mm,2. 配套仪器的使用WGD-6 光学多道分析器的使用参考WGD-6 光学多道分析器的使用说明书;3. 激光器概述光电子器件和技术是当今和将来高技术的基础, 引起世界各国的极大关注; 其中半导体激光器的生产和应用进展特殊迅猛, 它已经胜利
2、地用于光通讯和光学唱片系统;仍可以作为红外高辨论率光谱仪光源, 用于大气测污和同位素别离等;同时半导体激光器可以成为雷达,测距,全息照相和再现、 射击模拟器、 红外夜视仪、报警器等的光源;半导体激光器, 调频器,放大器集成在一起的集成光路将进一步促进光通讯,光电脑的发欢迎下载精品学习资源展;激光器一般包括三个部分:1激光工作介质激光的产生必需挑选合适的工作介质,可以是气体、液体、固体或半导体; 在这种介质中可以实现粒子数反转,以制造获得激光的必要条件; 明显亚稳态能级的存在,对实现粒子数反转是特别有利的; 现有工作介质近千种,可产生的激光波长包括从真空紫外到远红外,特别广泛;2鼓励源为了使工作
3、介质中显现粒子数反转, 必需用肯定的方法去鼓励原子体系, 使处于上能级的粒子数增加; 一般可以用气体放电的方法来利用具有动能的电子去激发介质原子, 称为电鼓励; 也可用脉冲光源来照耀工作介质,称为光鼓励;仍有热鼓励、化学鼓励等;各种鼓励方式被形象化地称为泵浦或抽运; 为了不断得到激光输出,必需不断地 “泵浦”以维护处于上能级的粒子数比下能级多;3谐振腔有了合适的工作物质和鼓励源后, 可实现粒子数反转,但这样产生的受激辐射强度很弱,无法实际应用; 于是人们就想到了用光学谐振腔进行放大;所谓光学谐振腔,实际是在激光器两端, 面对面装上两块反射率很高的镜;一块几乎全反射, 一块大部分反射、 少量透射
4、欢迎下载精品学习资源出去,以使激光可透过这块镜子而射出; 被反射回到工作介质的光, 连续诱发新的受激辐射, 光被放大;因此, 光在谐振腔中来回振荡, 造成连锁反应, 雪崩似的获得放大,产生剧烈的激光,从部分反射镜子一端输出;4. 半导体激光器使用留意事项1半导体激光器不能承担电流或电压的突变; 假设使用不当简单损坏; 当电路接通时, 半导体激光器的注入电流必需缓慢地上升,不要超过65mA ,以防半导体激光器损坏; 使用完毕, 必需将半导体激光器的注入电流降回零;2静电感应对半导体激光器也有影响; 假如需要用手触摸半导体激光器外壳或电极时, 手必需事先触摸金属一下;二、试验目的1通过试验熟识半导
5、体激光器的光学特性;2把握半导体激光器耦合、 准直等光路的调剂;3依据半导体激光器的光学特性考察其在光电子技术方面的应用;三、试验原理1. 半导体激光器的基本结构欢迎下载精品学习资源半导体激光器大多数用的是 GaAs或Ga1-xAlxAs 材料, p-n结激光器的基本结构如图 1所示;p-n结通常在 n 型衬底上生长 p型层而形成;在 p区和n区都要制作欧姆接触,使鼓励电流能够通过 ,这电流使结区邻近的有源区内产生粒子数反转, 仍需要制成两个平行的端面起镜面作用,为形成激光模供应必需的光反馈;图1中的器+Vp n图 1半导体激光器的结构件是分立的激光器结构, 它可以与光纤传输线连接, 假如设计
6、成更完整的多层结构,可以供应更复杂的光反馈,更适合单片集成光路;2. 半导体激光器的阈值条件当半导体激光器加正向偏置并导通时, 器件不会立刻显现激光振荡;小电流时发射光大都来自自发辐射, 光谱线宽在数百 A 数量级;随着鼓励电流的增大, 结区大量粒子数反转, 发射更多的光子;当电流超过阈值时, 会显现从非受激发射到受激发射的突变; 实际上能够观欢迎下载精品学习资源察到超过阈值电流时激光的突然发生, 只要观看在光功率对鼓励电流曲线上斜率的急速突变,如图2所示;这是由于激光作用过程的本身具有较高量子效率的缘故; 从定量分析, 激光的阈值对应于: 由受激发射所增加的激光模光子数每秒 正好等于由散射、
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