激光陀螺谐振腔横模特征的测量与分析

为了判定被测激光的模式特征,基于激光的频率特性,提出了一种测量激光陀螺谐振腔横模特征的方法.利用F-P扫描干涉仪,可以实时在线测量激光模式分布特性,该方法以已知F-P扫描干涉仪的频率间隔和扫频速度为比例尺,将难以测量的横模频率间隔转化为易于测量的时间间隔,通过测量从扫描干涉仪给出的谱图,计算出不同横模的频率间隔与纵模间隔的比例系数,并与该陀螺的理论比例系数进行比较,从而实现对激光陀螺谐振腔横模特征的精确判定.通过对某型环形激光谐振腔的测量实验,得到了该陀螺模式特征随着工作电流大小变化的规律:随着放电电流的增加,激光陀螺腔内所振荡的横模由单一的基模逐渐转变为基模和高阶模的混合模,并准确地判定出该谐振腔横模特征,其测量结果与理论结果误差小于2%.利用该方法横模频率间隔测量准确度可达1 MHz,重复性可达0.4 MHz.     

激光模式的实验研究

介绍了激光器的模式结构以及激光模式产生的原理,并对共焦球面扫描干涉仪的基本原理及在本实验中的关键作用进行了介绍。通过实验测量和数据处理,得出激光器的纵模频率间隔和横模频率间隔,同时也得到了共焦球面扫描干涉仪的自由光谱区范围、仪器带宽和精细常数等性能指标。     

多纵模短腔染普激光放大前后光谱的比较

实验观测了短腔染普激光器输出的多纵模激光及其经一级染料放大的激光光谱，比较了光谱特性。在一定情况下，短腔染料激光器的多纵模激光经放大器放大可产生一个至几个新纵模，新纵模与短腔染料激光器输出的纵模有相似的频率间隔、线宽及频率牵引等特征。新纵模产生属于三阶四光子混频（即四波混频）为主导的非线性光学效应。存在频率牵引表明，增益介质中的多波混频存在频率失配，在这一四波混凝中光子能量并不守恒。     

掺铒光纤环形激光器中饱和吸收光栅瞬态特性引发跳模的实验研究

在掺铒光纤环形激光器中插入饱和吸收光栅是获得稳定单纵模激光的常用方法,但跳模难以完全避免.通过干涉仪动态相移解调法将光频跳变实时转化为相位变化,发现了一种由饱和吸收动态光栅的瞬态响应特性导致的跳模新机理.实验测量了由腔长快调触发的规则跳模,获得了跳模规律及成因.此种跳模发生在调制曲线斜率最大值附近区域,通常在相邻模式之间出现,跳模前移频量约为纵模间隔.在同等调制振幅下,抽运功率越高,触发跳模所需的光频调制频率越大,所需的最小移频量也越大.实验结果给出了振动和调制条件下激光器稳定工作的条件,这为设计激光器的隔振封装和确定频率调制工作模式下的调制范围提供了实验依据.     

利用法布里-珀罗腔开展激光模式的实验教学研究

将激光束耦合进入法布里-珀罗(FP)腔，这一物理过程相当于对传输光场施加周期性边界条件，导致FP腔的输出光束为一系列具有离散分布特点的激光模式。一般来说，激光模式可以分为横模与纵模(也称作轴向模)。为使本科生更加直观地理解光束在FP谐振腔内传输这一边值条件问题，本文详尽地描述了基于FP腔开展激光模式教学的实验课程。该课程由三个小实验组成，分别是：(1)测量基模光斑的束腰半径来研究激光的横模；(2)测量FP腔的自由光谱区表征激光的纵模；(3)通过探测FP腔的透射信号与反射Pound-Drever-Hall(PDH)信号，并基于两种独立的方法测量FP腔的腔线宽和腔精细度进一步表征纵模。作为一门针对高年级本科生的创新物理实验课程，通过本实验的训练有助于理解光学、激光原理、光电子学等相关物理课程内容，也有助于启发学生掌握基于FP腔实现激光稳频的相关技术。     

LD泵浦Nd：YAG激光器纵模特性及频率稳定性实验研究

摘要为了更好地研究LD泵浦Nd：YAG激光器的输出光束质量，利用共焦球面干涉仪设计了一套用于测量和分析该激光器纵模特性的简易装置，对该激光器的纵模进行了实验分析。在室温下测得纵模间隔为1.83GHz，纵模谱线宽度为113.83MHz。同时利用此装置，对该激光器的频率稳定性进行了分析，在120s取样时间内，测得频率稳定度为2.94×10^-4。     

复合腔CuBr激光器中的模式研究

本文报道了在两种结构的多镜复合腔中CuBr激光器的纵模淬灭现象,并得到了重复频率几倍于基频纵模间隔的多重锁模脉冲串,最高重复频率可达440MHz.实验结果表明,通过调整复合腔的结构参数,可以在不缩短增益介质长度的条件下,实现CuBr激光多重锁模脉冲高重复频率的大范围调节.     

抽运调制条件下超窄线宽掺铒光纤环形激光器的跳模特性研究

搭建了基于光纤迈克耳孙干涉仪的跳模检测系统,对抽运调制条件下的超窄线宽掺铒光纤环形激光器的跳模特性进行了实验研究,测量了由抽运电流标定的表征跳模规律的跳模数据图。结果表明,随着抽运电流的不断增加,激光器先后经历模式稳定区、模式非稳区以及多纵模区三种状态;存在第二抽运阈值,当抽运强度超过这一阈值时激光器由单纵模跳变为非稳定的多纵模。掺铒光纤环形激光器的谐振腔因抽运热效应或外界扰动而变化时,会引发频率漂移与连续跳模现象。     

半导体激光器近场图的实验观测

半导体激光器近场图的实验观测杨枫（东北师范大学物理系１３００２４）在许多激光应用中使用的都是半导体激光器，并且往往要求激光器单模输出，所以观测激光器的工作模式非常重要．激光器的纵模可以通过光谱分析观测．半导体激光器谐振腔反射镜很小，所以激光束的方向性...     

基于光纤Bragg光栅F-P滤波器及复合双环腔滤波器的单纵模掺铥光纤激光器

提出了一种基于光纤Bragg光栅Fabry-Pérot (F-P)窄带滤波器和复合双环腔滤波器的单纵模掺铥光纤激光器。通过对复合双环腔进行数值仿真并实验制作,结合光纤Bragg光栅F-P滤波器的窄带滤波特性,实现了光纤激光器的单纵模选取。激光器输出波长为1 941.56 nm,光信噪比为55.8 dB,70 min内的波长和功率波动分别小于0.019 nm和1.464 dB。由自制的基于非平衡迈克尔逊干涉仪线宽测试系统测量了所提出的掺铥光纤激光器输出单纵模激光的频率噪声特性,并用β线方法由频率噪声谱估计了不同测量时间下的激光线宽,2 ms测量时间下的典型激光线宽值为14.194 kHz。     

基于STC单片机F-P扫描干涉仪的设计

通过分析F-P扫描干涉仪的工作原理,基于STC89C52RC单片机,采用PA93功率放大器驱动压电陶瓷,设计了1 064nm平平腔结构的F-P扫描干涉仪。腔镜反射率为98%,精细度156,腔长0.1~100mm连续可调,对应自由光谱区1.5~1 500GHz和分辨率9.65~9 650MHz。压电陶瓷驱动电压和频率通过4×4矩阵键盘,可以在0~200V和1~30Hz连续可调,显示在1 602液晶屏上。同时可以通过RS232串口与计算机通讯,在上位机使用LabVIEW软件界面方便地设置压电陶瓷驱动电压和频率。最后使用该F-P扫描干涉仪,对激光二极管泵浦Nd:YVO4激光器纵模进行了测量,验证了整个系统的工作性能。     

用迈克尔逊干涉仪改作扫描干涉仪测激光纵模的实验

我们知道激光的纵模频率间隔(平面腔)为:C/(2L),其中L是激光器腔长,C是光速。这大概是几百兆的数量级,要测定它必须用高分辨率的光谱仪,如F—P际准具或扫描F—P干涉仪。如要作光电记录则必须有后者才行。但这种仪器并不是太普及,价格又贵,所以我们尝试用一般的迈克尔逊干涉仪来代替它。迈克尔逊干涉仪可以装成F—P干涉仪的形式(如杭州光学仪器厂出品或上海机械学院校办厂出品均是如此),并且两镜之间距可通过丝杆转动而精密的改变,问题是如何把F—P间距的改变与F—P干涉仪的输出同时记录下     

He—Ne激光器偏振特性的实验观察

一、内腔式He—Ne激光器的偏振特性由激光物理知,受激辐射场与入射辐射场具有相同的频率、位相、波矢(传播方向)和偏振,受激辐射场与入射辐射场属于同一模式。所以,腔内形成振荡的各个纵模,就其本身来说都是线偏振的。入射辐射场通常来自增益介质中的自发辐射,而自发辐射具有随机性,它存在各种各样的初始状态,因而各个纵模的位相和偏振方向不尽相同。一般规律是相邻纵模的偏振方向趋向正交偏振或者平行偏振。这除了与模间耦合竞争有关外,还与腔的各向同性或各向异性(谐振腔两反射镜上的多层介质膜,若沉积厚度均匀则称各向同性腔;反之称各向异性腔)、激发密度、外界条件等因素有关。激光管在工作过程中,由于热效应和震动造成腔长改     

猫眼腔激光器的横模变换与频率分裂

为了产生多种激光横模,以前的系统相对比较复杂,而且一般只能产生基横模和低阶横模,很难产生高阶横模,同时也很难观察到模竞争中一个频率抑制另一个频率的变化过程。基于猫眼谐振腔激光器和频率分裂技术,提出了一种新型的激光原理综合实验系统。该系统利用猫眼逆向器作为He-Ne激光器的一个腔镜,通过调节猫眼逆向器中两镜片间距可输出包括基横模、低阶横模、高阶横模在内的十余种典型横模,并可完成纵模、偏振、出光带宽等多种激光基本特性的实验。同时在基横模状态下,利用谐振腔内加入的石英晶体片可实现激光频率分裂及其频差调节。在此基础上又可实现完整的模竞争过程的观察。     

扭转模结构双腔双频Nd∶YAG激光器

为了产生频差可调谐1 064nm双频激光输出,设计了一种扭转模结构双腔双频Nd∶YAG激光器,其两个驻波谐振腔共用相同的Nd∶YAG增益介质,以扭转模结构消弱增益空间烧孔效应,使Nd∶YAG激光器的两个驻波腔均以单纵模振荡,从而获得正交线偏振1 064nm双频激光输出.理论分析了扭转模结构激光单纵模选择原理和双频激光同时振荡原理,实验研究了双频激光振荡特性和频差调谐特性.研究结果表明:双频Nd∶YAG激光器的两个谐振腔能够同时以线偏振单纵模稳定振荡输出,其频差大小可随激光腔长的改变而调谐,频差调谐范围可达1个纵模间隔,实验观察到的频差调谐范围为0.3GHz~3GHz.     

多纵模短腔染料激光放大前后光谱的比较

实验观测了短腔染料激光器输出的多纵模激光及其经一级染料放大的激光光谱，比较了光谱特性。在一定情况下，短腔染料激光器的多纵模激光经放大器放大可产生一个至几个新纵模，新纵模与短腔染料激光器输出的纵模有相似的频率间隔、线宽及频率牵引等特征。新纵模产生属于三阶四光子混频（即四波混频）为主导的非线性光学效应。存在频率牵引表明，增益介质中的多波混频存在频率失配，在这一四波混频中光子能量并不守恒     

基于迈克耳孙干涉的氦氖激光模式研究

本文利用迈克耳孙干涉实验研究了氦氖激光的模式特性.结合法布里-珀罗扫描干涉仪与自搭迈氏干涉实验进行研究,分析了氦氖激光的偏振模式与频率漂移特性,并从理论上解释了实验中观察到的干涉圆环图像自行发生的明暗变化与圆环吞吐的现象.从而对氦氖激光的多纵模特点有了更深的了解.     

微微秒叶绿素染料激光器的研究

本文报道用一台对撞脉冲锁模Nd:YAG激光器的三倍频光作为泵浦光源,采用超短腔结构,获得叶绿素的红色ps脉冲激光输出的装置和实验结果。研究了叶绿素a和b在各种聚合状态下输出激光波长随染料浓度的变化关系,当叶绿素a-乙醇溶液浓度为2×10~(-3)M,激光腔长<36μm时可获得单模调谐ps系列脉冲输出,激光束的发散角≈60mrad。     

基于猫眼谐振腔激光器的激光基本特性综合实验系统

基于猫眼谐振腔结构的He-Ne激光器,设计了激光基本特性综合实验系统. 使用该系统可以同时实现激光基横模与高阶横模观察、纵模观察、频率分裂及模竞争实验的演示.     

基于PA92的F-P扫描干涉仪设计

使用STM32F103ZET6单片机控制,采用PA92功率放大器驱动压电陶瓷,设计了532nm平平腔结构的F-P扫描干涉仪。腔镜反射率为99%,精细度310,腔长0.1~150mm连续可调,对应自由光谱区1~1500GHz和分辨率3.2~4800MHz连续可调。压电陶瓷驱动电压和频率通过编码器调节,可以在0~200V和1~100Hz连续可调,并显示在数码管上。同时可以通过RS232串口与计算机通讯,在上位机使用LabVIEW软件界面方便地设置压电陶瓷驱动电压和频率。使用F-P扫描干涉仪,对激光二极管泵浦Nd∶YVO4/KTP绿光激光器纵模进行了测量,验证了整个系统的工作性能稳定可靠。