基于半导体泵浦激光器的光学二倍频研究目的和意义

半导体泵浦532nm 绿光激光器由于具有波长短，光子能量高，体积小，效率高，可靠性高，寿命长，在水中传输距离远和对人眼敏感等优点，近几年在光谱技术，激光医学，信息存储，彩色打印，水下通讯等领域展示出极为重要的作用，从而成为各国研究的热点。 半导体泵浦532nm 绿光激光器适用于大学近代物理教学中的非线性光学实验。本实验以808nm 半导体激光泵浦Nd 3+: YVO 4激光器为研究对象，在激光腔内插入倍频晶体KTP ，产生532nm 倍频光，观察倍频现象、测量倍频效率、相位匹配角等基本参数。

一、实验目的

1、 掌握光路调整基本方法，观察横模，测量输出红外光与泵浦能量的关系，斜效率和阈值；

2、 测量半导体激光器注入电流和功率输出的变化关系，了解激光原理及倍频等激光技术。

二、实验原理

光与物质的相互作用可以归结为光与原子的相互作用。爱因斯坦从辐射与原子的相互作用的量子论观点出发提出：在平衡条件下，这种相互作用过程有三种，也就是受激吸收，受激辐射和自发辐射。

假定一个原子，其基态能量为E 1，第一激发态的能量为E 2，如图1所示。如果原子开始处于基态，在没有外界光子入射时，原子的能级状态将保持不变。如果有一个能量为2121hv E E =-的光子入射，则原子就会吸收这个光子而跃迁到第一激发态。原子的跃迁必须符合跃迁选择定则，也就是入射光子的能量21hv 等原子的能级间隔21E E -时才能被吸收（为叙述的简单起见，这里假定自发辐射是单色的）。

激发态的寿命很短，在不受外界影响时，它们会自发地返回到基态并发射出光子。自发辐射与外界作用无关，由于原子的辐射都是自发地，独立地进行的，所以不同原子发射的光子的发射方向和初相位都是随机的，各不相同的，如图2所示。

如果有一个能量为2121hv E E =-的光子入射，则原子就会在这个光子的激励下产生新的光子，即引起受激辐射，如图3所示，受激辐射发射的光子与外来光子的频率、发射方向、偏振态和初相位完全相同。激光就是受激辐射过程产生的。

倍频，采用技术手段（一般是通过倍频晶体）使激光的频率增加1倍。

激光器的主要指标很多，要看楼主关注哪方面的，一般有：

频率（波长）、功率、稳定性、发散角、模式、……。

1．Nd:YAG激光 为固体激光，波长1.64μm，属近红外光，不可见医用的Nd:YAG激光可使用不同的输出功率，达到凝固或汽化等治疗效果，也可配合窥镜使用，穿透较深，止血效果好。

2．倍频Nd:YAG激光 Nd:YAG激光波长经过倍频后波长变为532nm，在可见光的黄绿波段，可代替氩离子激光治疗相对于氩离子激光而言，倍频Nd:YAG激光体积小，输出功率高。

3．Ar+激光 是一种惰性气体激光器，它的波长主要有514.5nm、488nm等，都在可见光范围内。它输出蓝绿色光，生物组织中的血红蛋白对绿光吸收率最高，临床多用于鲜红斑痣等病治疗。

4．He-Ne激光 是原子气体红色光，波长632.8nm，结构简单，使用方便，稳定性好。

5．CO2激光 属远红外光，不可见波长10.6μm，结构简单，造价低，几乎被生物组织在表层250μm内吸收、汽化效果好。对环境污染大，需配用排烟设备。目前，在去除色素痣等方面的应用，基本已被电离子取代。

6．半导体激光 输出波长大多在可见光的长波列近红外光之间，常见波长有800nm、850nm、980nm等，具有体积小、重量轻、粒电小等优点，但其单色性差

应用，基本已被电离子取代。

6．半导体激光 输出波长大多在可见光的长波列近红外光之间，常见波长有800nm、850nm、980nm等，具有体积小、重量轻、粒电小等优点，但其单色性差

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