半导体激光器工作模式和全息拍摄的研究.pdfVIP

半导体激光器工作模式与全息拍摄的研究 杨如松 刘时杰 杨文明 上海交通大学，上海200240 摘要 通常在物理实验中，激光全息摄影中用的光源是He-Ne激光器.而半导体激光 器以及半导体泵浦倍频激光器已较为普遍，价格低廉，并且体积小巧，使用起 来也极为方便.所以，如果能够用半导体激光器取代He-Ne激光器进行全息摄 影，将会对实验及教学带来很大的方便. 关键词 全息摄影；半导体激光器；F-P干涉仪 80 2013年全国高等学校物理基础课程教育学术研讨会论文集 2结果分析及讨论 2。1 同一激光器在不同电流条件下，激光纵模的变化 以上为同一半导体激光器在不同电流大小条件下，通过F—P干涉仪后的干涉图样，由上两图 可知，对于同一激光器，在不同电流条件下，波长的单一性是有区别的，图1中波长较多，图2 中波长较为单一．我们发现随着电流的增加，干涉图像会发生明显的变化，当电流增大到一定值 后，就不再出现图2的干涉图像． 图1多纵模 图2单纵模 实验中发现，不同的激光器，产生单一波长的电流范围是不同的，表1列出实验中所使用的 半导体激光器产生单一波长激光时，电流大小的范围． 表1 编号 工作电流／mA 工作电流／mA l 71．3～78．5 2 101．6～110．5 3 79．8～96．5 96．7～117．3 4 81．3～88．5 99．8～107．1 5 80．3～97．1 109．3～110．7 对于半导体泵浦倍频激光器，也有同样的现象，在不同的电流条件下，波长的单一性也会有 变化，但是出现的机会较少，有些半导体泵浦倍频激光器根本就挑不出来． 2．2不同纵模状态下的全息拍摄 在了解了波长单一性状况之后，再研究在波长单一性不同，以及光强不同的状况下，拍摄照 片有什么样的区别．图5为在波长单一性不好的条件下，拍摄出来的照片．图6为在波长单一性 较好的情况下，拍摄出来的照片． 图3倍频激光器，在小电流条件时 图4同一倍频激光器，在较大电流条件 2013年全国高等学校物理基础课程教育学术研讨会论文集 81 对图5和图6的底片再现，并肉眼观察，可以看到在波长单一性不好的情况下，拍摄出来的 照片会有比较明显的摩尔条纹，而在波长单一性较好的情况下，拍摄出来的图片则没有条纹，照 片也比较明亮，清晰．图5、图6是用照相机拍摄的再现相片，因光强较弱所以有较大的颗粒噪声． 图5多纵模，口J。以看到摩尔条纹 图6单纵模，肉眼观察图像清亮 实验中发现对于倍频激光器拍摄照片往往需要几十秒的曝光时间，可能是底片感光灵敏度范 围不对．更重要的是倍频激光器波长很难达到单一模式，这使得拍摄成功率较低，而且这个波长 的底片也较难获得．所以，不建议使用倍频激光器． 3结论 半导体激光器在不同电流条件下，波长的单一性会有所不同，而在波长单一性较好的情况下， 完全可以代替He-Ne激光器进行全息拍摄，在实际操作中可以记录下每个激光器的最佳工作电流 区，在实验中按照该电流区进行使用．但是要投入实际应用，对半导体激光器波长稳定性的影响 因素有哪些还要进一步研究．而对于倍频激光器，由于底片特性以及激光器波长单一性不好，较 难拍摄出合适的照片，所以不建议使用．