的脉冲响应时间。记录填入表2-2。表2-2硅光电二极管的响应时间与负载电阻的关系负载电阻R,/2501001k10k100k响应时间t,/s用幅频法测量光敏电阻的响应时间1.将本实验箱面板上“波形选择”开关拨至正弦档，“探测器选择”开关拨至光敏电阻挡，此时由“输入波形”的光敏电阻处应可观测到正弦波形，由“输出”处引出的输出线（蓝线）即可得到光敏电阻的输出波形，其频率可改变“频率调节”处的正弦旋钮来调节。2.改变光波信号频率，测出不同频率下的输出电压（至少测三个频率点）并记录。根据公式要求，三个频率点的输出电压相差要在10%以上。3.根据式(2-3)计算出其响应时间
的脉冲响应时间。记录填入表 2-2。 表 2-2 硅光电二极管的响应时间与负载电阻的关系 负载电阻 / RL Ω 50 100 1k 10k 100k 响应时间 / rt s 用幅频法测量光敏电阻的响应时间 1. 将本实验箱面板上“波形选择”开关拨至正弦档，“探测器选择”开关拨至光敏 电阻挡，此时由“输入波形”的光敏电阻处应可观测到正弦波形，由“输出” 处引出的输出线(蓝线)即可得到光敏电阻的输出波形，其频率可改变“频率调节” 处的正弦旋钮来调节。 2. 改变光波信号频率，测出不同频率下的输出电压(至少测三个频率点)并记录。根 据公式要求，三个频率点的输出电压相差要在 10%以上。 3. 根据式(2-3)计算出其响应时间
XGL-2（A）型半导体泵浦激光器实验装置实验讲义
XGL-2（A）型半导体泵浦激光器实验装置 实验讲义
目髪录实验一、LD泵浦Nd:YVO.固体激光器的基本概念与主要参数测量实验目的：2实验原理：2三.实验装置和光路图.6四.实验内容和步骤..7五.实验报告要求实验二、LD泵浦Nd:YVO4固体激光器光斑尺寸的测量..8实验目的：.8实验原理：8三.实验装置...10四.实验内容及步骤10五.实验报告要求.11实验三、LD泵浦NdYVO固体激光器远场发散角的测量.12实验目的：..12实验原理：.12三实验装置16四,16实验内容和步骤五.实验报告要求16
1 目 录 实验一、LD泵浦Nd:YVO4固体激光器的基本概念与主要参数测量.2 一. 实验目的：.2 二. 实验原理：.2 三. 实验装置和光路图.6 四. 实验内容和步骤.7 五. 实验报告要求.7 实验二、LD泵浦Nd:YVO4固体激光器光斑尺寸的测量 .8 一. 实验目的：.8 二. 实验原理：.8 三. 实验装置.10 四. 实验内容及步骤.10 五. 实验报告要求.11 实验三、LD泵浦Nd:YVO4固体激光器远场发散角的测量 .12 一. 实验目的：.12 二. 实验原理：.12 三. 实验装置.16 四. 实验内容和步骤.16 五. 实验报告要求.16
实验一、LD泵浦Nd:YVO4固体激光器的基本概念与主要参数测量一.实验目的：1、掌握LD泵浦Nd:YVO.固体激光器的基本概念2、掌握连续激光器阈值概念及测量方法3、掌握连续激光器斜率效率及测量方法二.实验原理：1.普通光源的发光一受激吸收和自发辐射普通常见光源的发光（如电灯、火焰、太阳等地发光）是由于物质在受到外来能量（如光能、电能、热能等）作用时，原子中的电子就会吸收外来能量而从低能级跃迁到高能级，即原子被激发。激发的过程是一个“受激吸收”过程。处在高能级（E2）的电子寿命很短（一般为10一8～10一9秒），在没有外界作用下会自发地向低能级（E1）跃迁，跃迁时将产生光（电磁波）辐射。辐射光子能量为hv= E, - E,这种辐射称为自发辐射。原子的自发辐射过程完全是一种随机过程，各发光原子的发光过程各自独立，互不关联，即所辐射的光在发射方向上是无规则的射向四面八方，另外未位相、偏振状态也各不相同。由于激发能级有一个宽度，所以发射光的频率也不是单一的，而有一个范围。在通常热平衡条件下，处于高能级E2上的原子数密度N2，远比处于低能级的原子数密度低，这是因为处于能级E的原子数密度N的大小时随能级E的增加而指数减小，即Nαexp(-E/kT)，这是著名的波耳兹曼分布规律。于是在上、下两个能级上的原子数密度比为N, /N, αc exp[-(E, -E,)/kT]式中k为波耳兹曼常量，T为绝对温度。因为E2>E1，所以N2《N1。例如，已知氢原子基态能量为E1=一13.6eV，第一激发态能量为E2=-3.4eV，在20℃时，kT～0.025eV，则N, / N,cexp(-400)=0可见，在20℃时，全部氢原子几乎都处于基态，要使原子发光，必须外界提供能量使2
2 实验一、LD 泵浦 Nd:YVO4固体激光器的基本概念与主要参数测量 一. 实验目的： 1、掌握LD泵浦Nd:YVO4固体激光器的基本概念 2、掌握连续激光器阈值概念及测量方法 3、掌握连续激光器斜率效率及测量方法 二. 实验原理： 1. 普通光源的发光—受激吸收和自发辐射 普通常见光源的发光（如电灯、火焰、太阳等地发光）是由于物质在受到外来能量（如 光能、电能、热能等）作用时，原子中的电子就会吸收外来能量而从低能级跃迁到高能级， 即原子被激发。激发的过程是一个“受激吸收”过程。处在高能级（E2）的电子寿命很短（一 般为 10－8～10－9 秒），在没有外界作用下会自发地向低能级（E1）跃迁，跃迁时将产生光 （电磁波）辐射。辐射光子能量为 E2 E1 hν = − 这种辐射称为自发辐射。原子的自发辐射过程完全是一种随机过程，各发光原子的发 光过程各自独立，互不关联，即所辐射的光在发射方向上是无规则的射向四面八方，另外未 位相、偏振状态也各不相同。由于激发能级有一个宽度，所以发射光的频率也不是单一的， 而有一个范围。在通常热平衡条件下，处于高能级 E2 上的原子数密度 N2，远比处于低能级 的原子数密度低，这是因为处于能级 E 的原子数密度 N 的大小时随能级 E 的增加而指数减小， 即 N∝exp(-E/kT)，这是著名的波耳兹曼分布规律。于是在上、下两个能级上的原子数密度 比为 / exp[ ( )/ ] 2 1 2 1 N N ∝ − E − E kT 式中 k 为波耳兹曼常量，T 为绝对温度。因为 E2>E1，所以 N2《N1。例如，已知氢原 子基态能量为 E1＝－13.6eV，第一激发态能量为 E2=-3.4eV，在 20℃时，kT≈0.025eV，则 / exp( 400) 0 N2 N1 ∝ − ≈ 可见，在 20℃时，全部氢原子几乎都处于基态，要使原子发光，必须外界提供能量使
原子到达激发态，所以普通广义的发光是包含了受激吸收和自发辐射两个过程。一般说来这种光源所辐射光的能量是不强的，加上向四面八方发射，更使能量分散了。2.受激辐射和光的放大由量子理论知识知道，一个能级对应电子的一个能量状态。电子能量由主量子数n（n=1,2，)决定。但是实际描写原子中电子运动状态，除能量外，还有轨道角动量L和自旋角动量S，它们都是量子化的，由相应的量子数来描述。对轨道角动量，波尔曾给出了量子化公式Ln=nh，但这不严格，因这个式子还是在把电子运动看作轨道运动基础上得到的。严格的能量量子化以及角动量量子化都应该有量子力学理论来推导。量子理论告诉我们，电子。如果选择规则不满足，则跃迁的几率很小，甚至接近零。在原子中可能存在这样一些能级，一旦电子从高能态向低能态跃迁时只能发生在1（角动量量子数）量子数相差土1的两个状态之间，这就是一种选择规则被激发到这种能级上时，由于不满足跃迁的选择规则，可使它在这种能级上的寿命很长，不易发生自发跃迁到低能级上。这种能级称为亚稳态能级。但是，在外加光的诱发和刺激下可以使其迅速跃迁到低能级，并放出光子。这种过程是被“激”出来的，故称受激辐射。受激辐射的概念是爱因斯坦于1917年在推导普朗克的黑体辐射公式时，第一个提出来的。他从理论上预言了原子发生受激辐射的可能性，这是激光的基础。受激辐射的过程大致如下：原子开始处于高能级E2，当一个外来光子所带的能量hU正好为某一对能级之差E2-E1，则这原子可以在此外来光子的诱发下从高能级E2向低能级E1跃迁。这种受激辐射的光子有显著的特点，就是原子可发出与诱发光子全同的光子，不仅频率（能量）相同，而且发射方向、偏振方向以及光波的相位都完全一样。于是，入射一个光子，就会出射两个完全相同的光子。这意味着原来光信号被放大，这种在受激过程中产生并被放大的光，就是激光。E2E2hvhvEiEi1OC1(a)自发辐射(b)受激吸收3
3 原子到达激发态，所以普通广义的发光是包含了受激吸收和自发辐射两个过程。一般说来， 这种光源所辐射光的能量是不强的，加上向四面八方发射，更使能量分散了。 2. 受激辐射和光的放大 由量子理论知识知道，一个能级对应电子的一个能量状态。电子能量由主量子数 n(n=1,2,.)决定。但是实际描写原子中电子运动状态，除能量外，还有轨道角动量 L 和自 旋角动量 s，它们都是量子化的，由相应的量子数来描述。对轨道角动量，波尔曾给出了量 子化公式 Ln＝nh，但这不严格，因这个式子还是在把电子运动看作轨道运动基础上得到的。 严格的能量量子化以及角动量量子化都应该有量子力学理论来推导。 量子理论告诉我们，电子。如果选择规则不满足，则跃迁的几率很小，甚至接近零。在 原子中可能存在这样一些能级，一旦电子从高能态向低能态跃迁时只能发生在 l（角动量量 子数）量子数相差±1 的两个状态之间，这就是一种选择规则被激发到这种能级上时，由于 不满足跃迁的选择规则，可使它在这种能级上的寿命很长，不易发生自发跃迁到低能级上。 这种能级称为亚稳态能级。但是，在外加光的诱发和刺激下可以使其迅速跃迁到低能级，并 放出光子。这种过程是被“激”出来的，故称受激辐射。受激辐射的概念是爱因斯坦于 1917 年在推导普朗克的黑体辐射公式时，第一个提出来的。他从理论上预言了原子发生受激辐射 的可能性，这是激光的基础。 受激辐射的过程大致如下：原子开始处于高能级 E2，当一个外来光子所带的能量 hυ 正 好为某一对能级之差 E2-E1,则这原子可以在此外来光子的诱发下从高能级 E2 向低能级 E1 跃迁。这种受激辐射的光子有显著的特点，就是原子可发出与诱发光子全同的光子，不仅频 率（能量）相同，而且发射方向、偏振方向以及光波的相位都完全一样。于是，入射一个光 子，就会出射两个完全相同的光子。这意味着原来光信号被放大，这种在受激过程中产生并 被放大的光，就是激光。 E2 E2 E1 hν (a) 自发辐射 E2 E2 E1 hν (b) 受激吸收