МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

КАФЕДРА ЭПУ

отчет

по лабораторной работе №2

по дисциплине «Квантовая и оптическая электроника»

Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАЦИИ ВТОРОЙ ГАРМОНИКИ

ТВЕРДОТЕЛЬНОГО ЛАЗЕРА С ДИОДНОЙ НАКАЧКОЙ

Студенты гр. 7201		Шапошников В.А.
		Шурыгин А.С.
		Лукпанов Т.Е.
		Яковенко E.C.
Преподаватель		Киселёв А.С.

Санкт-Петербург

2020

Цель работы: исследование процесса нелинейно-оптического формирования второй гармоники твердотельного лазера с накачкой излучением инжекционного полупроводникового лазера.

Описание лабораторной установки. Лабораторная установка построена на базе твердотельного лазера (ТТЛ), активной средой которого служит кристалл ортованадата иттрия (YVO₄ : Nd⁺³), легированный неодимом (рис. 2.2).  

Рис. 1. Структурная схема ТТЛ с преобразователем второй гармоники

Оптическая накачка кристалла ортованадата иттрия осуществляется излучением ИППЛ с λ₃ = 808 нм. Для повышения коэффициента использования излучения накачки между ИППЛ и активной средой ТТЛ устанавливается согласующая линза. Лазер генерирует основную, первую гармонику на длине волны λ₁ = 1064 нм.   Преобразователь гармоник на основе кристалла титанила фосфата калия располагается соосно с резонатором ТТЛ. При прохождении через нелинейный кристалл частота излучения первой гармоники удваивается и формируется вторая гармоника с частотой излучения, соответствующей видимой области спектра: λ₂ = 532 нм. Для уменьшения расходимости лазерного пучка используется выходная линза.

Схема включения лазера представляет собой регулируемый стабилизатор тока на операционном усилителе (рис. 2.3).  

Спектр излучения исследуемого лазера может включать все три составляющие: излучение первой I_λ1 , второй I_λ2 гармоник  и накачки I_λ3. Для контроля спектра лазера используется призменный монохроматор УМ-2.

Рис. 2. Принципиальная электрическая схема лабораторной установки

Для измерения интегральной абсолютной мощности излучения предусмотрена возможность установки на пути лазерного луча радиационного термоэлемента (РТЭ) с чувствительностью S_РТЭ = 117 мВ/Вт (рис. 2.4). Разрешение и, соответственно, ширина регистрируемых спектральных линий определяются выбранной шириной входной и выходной щелей монохроматора. Текущая длины волны устанавливается при помощи поворотного барабана в соответствии с градуировочной кривой монохроматора (рис. 2.5).

Обработка результатов:

1) Построим зависимости истинных значений интенсивности первой, второй гармоник и накачки от тока накачки.

Расчет производиться по формуле:

Значения чувствительности для исследуемых длин волн равны соответственно: излучение второй гармоники ν₅₃₂ = 0.4, излучение диода накачки ν₈₀₈ = 0.98, излучение первой гармоники ν₁₀₆₄ = 0.18.

Таблица 1. Истинные значения интенсивности первой, второй гармоник и накачки от тока накачки

I, мА	Iλ1, отн.ед.	Iλ2, отн.ед.	Iλ3, отн.ед.	Iλ1 ист, отн.ед.	Iλ2 ист, отн.ед.	Iλ3 ист, отн.ед.
300	1183	345	26	6572,22	862,50	26,53
280	1147	338	23	6372,22	845,00	23,47
260	1078	330	34	5988,89	825,00	34,69
240	943	239	39	5238,89	597,50	39,80
220	520	89	42	2888,89	222,50	42,86
200	304	34	48	1688,89	85	48,98
180	180	12	60	1000,00	30	61,22
160	67	0	38	372,22	0	38,78
140	23	0	22	127,78	0	22,45
120	6	0	27	33,33	0	27,55
100	0	0	20	0	0	20,41
80	0	0	13	0	0	13,27
60	0	0	9	0	0	9,18
40	0	0	0	0	0	0

Рис.3. График зависимости истинных значений интенсивностей от тока накачки

2) Построим зависимости интегральной мощности излучения лазера от тока накачки.

Расчет производиться по формуле: , где S_РТЭ- чувствительность радиационного термоэлемента, равная 117 мВ/Вт.

Таблица 2. Интегральная мощность излучения лазера

I, мА	U, мВ	Pинт, мВт
300	5,9	50,42735
280	5,2	44,44444
260	4,8	41,02564
240	4	34,18803
220	3,5	29,91453
200	2,4	20,51282
180	1,6	13,67521
160	1,2	10,25641
140	0,8	6,837607
120	0,4	3,418803
100	0,3	2,564103
80	0,3	2,564103
60	0,1	0,854701

Рис.4. Зависимость интегральной мощности излучения от тока накачки