實驗系統(tǒng)簡介
本實驗為固體激光原理綜合實驗，包含了固體激光工作物質(zhì)的選擇，諧振腔設(shè)計與調(diào)試、被動調(diào)Q、激光倍頻及倍頻效率測量等實驗內(nèi)容，學(xué)生可以充分地學(xué)習(xí)固體激光器的全部工作過程，內(nèi)容涵蓋全面。實驗設(shè)備具有充分的開放性，老師可以根據(jù)需求拓展成設(shè)計性實驗，如激光晶體切割端面相位匹配角測量，激光器諧振腔穩(wěn)定性研究等。在教學(xué)應(yīng)用的同時還可進(jìn)行科研實驗研究。
1.1.1固體激光工作物質(zhì)的吸收譜與發(fā)射譜測量
實驗?zāi)康?/span>
本實驗著重學(xué)習(xí)吸收譜的基本概念和測量方法，研究不同激光工作物質(zhì)的吸收譜，從而選擇合適的泵浦源，提高激光工作物質(zhì)對泵浦光的吸收效率。通過測量激光工作物質(zhì)的發(fā)射譜線，了解不同工作物質(zhì)發(fā)射譜的區(qū)別，進(jìn)而掌握激光的產(chǎn)生過程與基本原理。
實驗內(nèi)容
? 分別測量Nd:YAG、Yb:YAG和YAG的吸收譜與發(fā)射譜；
? 找出Nd3+的發(fā)射譜與吸收譜所對應(yīng)的能級躍遷，了解YAG的作用。
Nd:YAG的吸收譜 Nd:YAG的發(fā)射譜
1.1.2固體激光工作物質(zhì)熒光壽命測量
實驗?zāi)康?/span>
通過本實驗的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生掌握固體激光材料熒光壽命的測量方法及原理，進(jìn)而學(xué)習(xí)激光工作物質(zhì)的熒光壽命在激光產(chǎn)生過程中發(fā)揮的作用。
實驗內(nèi)容
? 測試Nd:YAG的熒光壽命；
? 測試紅寶石的熒光壽命。
Nd:YAG熒光壽命測試圖
1.1.3光學(xué)諧振腔設(shè)計與裝調(diào)實驗
實驗?zāi)康?/span>
本實驗從激光諧振腔的設(shè)計入手，讓學(xué)生掌握Matlab在諧振腔設(shè)計中的應(yīng)用，通過計算模擬出不同形式的諧振腔，并研究諧振腔對激光參數(shù)的影響。實驗測量腔內(nèi)損耗及光束質(zhì)量參數(shù)，并與理論計算值對比，使學(xué)生充分了解穩(wěn)腔、非穩(wěn)腔的區(qū)別。
實驗內(nèi)容
? 采用Matlab設(shè)計并計算一套諧振腔（腔型可選雙凹、平凹、平平、平凸等），在給定透鏡參數(shù)的情況下，模擬出不同腔長的穩(wěn)定狀態(tài)；
? 根據(jù)模擬的腔長，調(diào)整相應(yīng)諧振腔，并測試激光輸出特性，與模擬的激光光束特性對比；
? 進(jìn)一步了解直腔、V型腔和Z型腔的結(jié)構(gòu)及激光傳輸特性。
Z型腔內(nèi)光斑半徑變化曲線
1.1.4固體激光原理實驗
實驗?zāi)康?/span>
本實驗主要通過讓學(xué)生自主搭建半導(dǎo)體泵浦固體激光器，使學(xué)生充分了解固體激光器的基本結(jié)構(gòu)。通過對諧振腔的優(yōu)化與激光輸出參數(shù)的測量，掌握影響輸出激光效率的各參量，從而更加直觀地了解激光器工作的整個過程。
實驗內(nèi)容
? 半導(dǎo)體泵浦固體激光器的搭建；
? 激光諧振腔調(diào)試及優(yōu)化。
半導(dǎo)體泵浦固體激光器的P-I特性曲線
1.1.5激光基本特性及參數(shù)測量
實驗?zāi)康?/span>
本實驗通過對激光器的主要參數(shù)進(jìn)行測量，讓學(xué)生充分了解激光的基本特性及其與自然光之間的區(qū)別。
實驗內(nèi)容
? 激光光斑直徑與發(fā)散角的測量；
? 激光波長與線寬的測量；
? 激光功率與脈沖能量的檢測。
激光光束的M2測試圖
1.1.6固體激光器最佳輸出鏡透過率選取
實驗?zāi)康?/span>
本實驗讓學(xué)生實際裝調(diào)Nd:YAG激光器，更換不同透過率的輸出鏡，測試激光的輸出功率的變化，從而讓學(xué)生了解固體激光器的裝調(diào)過程及影響激光輸出特性的主要物理參數(shù)。
實驗內(nèi)容
? 裝調(diào)半導(dǎo)體泵浦Nd:YAG激光器；
? 更換不同透過率的輸出透鏡，測試激光的光光轉(zhuǎn)換效率。
1.1.7可飽和吸收體調(diào)Q實驗
實驗?zāi)康?/span>
通過實驗觀察被動調(diào)Q的過程，讓學(xué)生理解可飽和吸收體在調(diào)Q過程中的物理機制。在使用不同透過率的調(diào)Q晶體時測試脈沖光的能量及脈寬，讓學(xué)生直觀理解被動調(diào)Q的物理過程。
實驗內(nèi)容
? 觀察可飽和吸收體將連續(xù)光轉(zhuǎn)變成脈沖光的現(xiàn)象，用脈沖探頭測試脈沖光的頻率和脈寬；
? 更換不同透過率的調(diào)Q晶體，測試脈沖光的能量，頻率，脈寬等參數(shù)。
被動調(diào)Q激光脈寬和頻率的測量
1.1.8激光腔外倍頻實驗
實驗?zāi)康?/span>
本實驗著重介紹了激光腔外倍頻技術(shù)。通過測量基頻光入射角與輸出倍頻光轉(zhuǎn)化效率的變化關(guān)系，讓學(xué)生了解倍頻晶體的相位匹配角的概念。
實驗內(nèi)容
? 腔外倍頻實驗系統(tǒng)搭建；
? 腔外倍頻的相位匹配角測量。
腔外倍頻的相位匹配角測量
