1-3 GCS-LDTC半导体激光原理与技术综合实验

1-2 GCS-DPSL 固体激光原理与技术综合实验

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1-4 GCS-HNSG-XP 声光锁模与腔内选频单纵模激光实验

    半导体激光器是最典型的光电子器件之一。它是用半导体材料作为工作物质的一类激光器。半导体激光器是现代光通讯重要元件,高功率半导体激光器是光纤激光器和一些固体激光器的泵浦光源。由于半导体激光器有效率高、使用方便、体积小、便于调制、价格低廉等特点,它在材料加工,医疗诊断等很多领域中有越来越多的应用。半导体激光器的种类也越来越多,覆盖的波长范围也越来越宽,以适合不同应用的需要。器件的性能也在不断地得到改进和提高。

本实验主要研究半导体激光的特性,光路简单,内容丰富,独立操作性强。完成本实验有助于学生对半导体激光原理加深理解并更好的掌握,培养学生动手操作的积极性。

知识点:

半导体激光、发散角、阈值电流、光谱特性、偏振态

涉及课程:

激光原理、光电子学、光谱学、基础物理

实验内容:

半导体激光器件电学特性研究及U-PI-P关系曲线绘制

半导体激光器发光阈值测量及功-功转换效率研究

半导体激光偏振特性研究

半导体激光中心波长及谱线宽度测量

半导体激光光束特性研究及发散角测量

半导体激光光束整形及光束变换

实验原理:

    半导体激光是一种相干辐射光源,要使它能产生激光,必须具备三个基本条件:

    增益条件:建立起激射媒质(有源区)内载流子的反转分布。当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时,便产生受激发射作用。

    要实际获得相干受激辐射,必须是受激辐射在光学谐振腔内得到多次反馈而形成激光振荡,激光器的谐振腔是由半导体晶体的自然解理面作为反射镜形成的。

    为了形成稳定振荡,激光媒质必须能提供足够大的增益,以弥补谐振腔引起的光损耗及从腔面的激光输出等引起的损耗,不断增加腔内的光场。这就必须要有足够强的电流注入,即有足够的离子数反转,离子数反转程度越高,得到的增益就越大,即要求必须满足一定的电流阈值条件。当激光器达到阈值,具有特定波长的光就能在腔内谐振并被放大,最后形成激光而连续地输出。

原理示意图:




    

 

2、实验光路


            

       

       

技术指标:

半导体激光光源:650nm,最大输出光功率10mW

精密测试电源:两档电流20/50mA,最小电流调节精度0.1mA,电压实时监测;

激光功率指示器:功率显示六档切换10/100/1000μW10/100/1000mW,标定波长650nm

数字式光谱仪:光谱范围380-780nm,分辨率1.3nmUSB2.0,光纤接口SMA905,增益可调;

导光光纤:芯径300um,光纤接口SMA905,长度1m

精密旋转工作台:可旋转角度360°,微调范围±4°,微调分辨率±10';

掀盖式激光安全防护机箱:外形尺寸850*300*230mm,光、电隔离分舱设计,外表面黄色烤漆美观处理,内表面黑色吸光漆面处理,一体式铝合金底座板牢固稳定;

精密机械调整架:角度精度±4′,分辨率0.005mm,调节机构保证等双轴等高,横向偏差1′,纵向偏差1′;

光学元件:BK7 A级精密退火材料,焦距±2%,直径-0.2mm,中心偏差3′,光圈1-5;局部误差0.2-0.5,面粗糙度60/40Scratch/Dig),氟化镁增透膜镀膜,有效孔径90%

设备成套性:

半导体激光器、数字光谱仪、激光功率指示计、一体化机箱、精密控制电源

必备设备:

电脑(可用笔记本)

选配清单:

光学平台、光学清洁箱、光学储存干燥箱、实验设备展板

建议课时:

4课时



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