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. 2281		Зимин И.П.
Преподаватель		Марцынюков С.А.

Санкт-Петербург

2025

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. 1).

Рисунок 1 – Структурная схема ТТЛ с преобразователем второй гармоники

Оптическая накачка кристалла ортованадата иттрия осуществляется излучением инжекционного полупроводникового лазера (ИППЛ) с λ_н = 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. Электрическая схема лабораторной установки представлена на рис. 2.

Рисунок 2 – Принципиальная электрическая схема лабораторной установки

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

Для измерения интегральной абсолютной мощности излучения предусмотрена возможность установки на пути лазерного луча измерителя оптической мощности (рис. 3). Основой измерителя мощности является пироэлектрический приемник лазерного излучения, оснащенный блоком измерения и отображения результатов. Приемник имеет спектральный диапазон чувствительности 200 нм…20 мкм, диапазон измерений мощности составляет 0.1 мВт…2 Вт, шаг измерения 0.1 мВт.

Разрешение и, соответственно, ширина регистрируемых спектральных линий определяются выбранной шириной входной и выходной щелей монохроматора. Выходной сигнал монохроматора регистрируется фотоприемником (ФП), в роли которого выступает кремниевый фотодиод, подключенный к измерительному прибору ИП1. Регистрируемые таким образом спектры являются редуцированными. Переход к истинным спектральным функциям производится делением на функцию относительной спектральной чувствительности оптического тракта монохроматора. Значения чувствительности для исследуемых длин волн равны соответственно: излучение второй гармоники , излучение диода накачки , излучение первой гармоники .

Рисунок 3 – Оптическая схема лабораторной установки

На лицевую панель блока питания и контроля выведены два потенциометра для грубой и плавной регулировки тока I накачки ИППЛ и контрольный миллиамперметр. ВАХ лазера накачки представляет собой зависимость, характерную для полупроводниковых диодов. ВАХ необходима для определения мощности накачки P_нак = UI и полного КПД генерации второй гармоники.