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. 0207 _________________ Маликов Б.И.
_________________ Горбунова А.Н.
Преподаватель _________________ Марцынюков С.А.
Санкт-Петербург
2023
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Исследование процесса нелинейно-оптического формирования второй гармоники твердотельного лазера с накачкой излучением инжекционного полупроводникового лазера.
ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Для нелинейной оптики характерна зависимость оптических параметров того или иного вещества от интенсивности падающего излучения. Типичным примером нелинейно-оптического эффекта, который нашел широкое практическое применение, может служить генерация второй гармоники лазерного излучения.
Распространение оптического излучения в среде происходит в результате эффекта переизлучения. Он состоит в том, что при падении внешнего излучения на вещество в области взаимодействия происходит поляризация среды.
Для генерации второй гармоники чаще всего используют одноосные двулучепреломляющие кристаллы, в которых могут существовать “обыкновенный” и “необыкновенный” лучи. Скорость “обыкновенного” луча в кристалле vо = с / nо не зависит от направления распространения, характеризуемого углом Θ, что предопределяет зависимость nо = f (Θ) в виде окружности (рис. 1). Напротив, скорость vе и показатель преломления nе “необыкновенного” луча зависят от направления распространения.
Рисунок 1 – Волновой синхронизм в одноосном кристалле
Лабораторная установка построена на базе твердотельного лазера (ТТЛ), активной средой которого служит кристалл ортованадата иттрия (YVO4 : Nd+3), легированный неодимом (рис. 2).
Рисунок 2 – Структурная схема ТТЛ с преобразователем второй гармоники
Рисунок 3 – Принципиальная схема лабораторной установки
Рисунок 4 – Оптическая схема лабораторной установки
Обработка результатов измерений
1. Три спектра лазера при токах, соответствующих началу, середине и правому краю диапазона изменения.
Таблица 1 – Зависимости интенсивности составляющих первой, второй гармоники и накачки
I, мА |
Iλ1, мА |
I, мА |
Iλ2, мА |
I, мА |
Iλ3, мА |
300 |
985 |
300 |
708 |
300 |
28 |
280 |
800 |
280 |
500 |
280 |
30 |
260 |
525 |
260 |
220 |
260 |
28 |
240 |
465 |
240 |
185 |
240 |
28 |
220 |
308 |
220 |
39 |
220 |
26 |
200 |
180 |
200 |
13 |
200 |
42 |
180 |
65 |
180 |
4 |
180 |
49 |
160 |
38 |
160 |
0 |
160 |
46 |
140 |
3 |
|
|
140 |
53 |
120 |
0 |
|
|
120 |
41 |
|
|
|
|
100 |
28 |
|
|
|
|
80 |
13 |
|
|
|
|
60 |
7 |
|
|
|
|
40 |
0 |
Рисунок 5 – Экспериментальные зависимости интенсивности излучения от тока
Рисунок 6 – Спектры лазера