光信息专业实验新增部分(中大).pdf

光信息专业实验讲义 （新增部分） 中山大学光信息科学与技术实验室 2008.3 目 录 一 半导体泵浦激光原理实验‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥1 二 氦氖激光模式实验‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥6 三 偏振光实验‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥16 四 晶体电光调制及光通信实验‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥26 五 自动椭圆偏振测厚仪实验‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥38 六 LED 特性及光度测量实验‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥48 七 色度学实验‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥55 中山大学光信息科学与技术实验室 一 半导体泵浦激光原理实验 1 中山大学光信息科学与技术实验室 一、 实验目的与内容 1. 了解与掌握半导体泵浦激光的原理及调节光路方法 2. 掌握腔内倍频技术，并了解倍频技术的意义 3. 掌握测量阈值、相位匹配等基本参数的方法 二、 实验仪器 1. 808nm半导体激光器 ≤500mW 2. 半导体激光器可调电源 电流0～500mA 3. Nd:YVO4 晶体 3×3×1mm 4. KTP倍频晶体 2×2×5mm 5. 输出镜（前腔片） φ6 R=50mm 6. 光功率指示仪 2 μW～200mW 6挡 三、 实验基本原理 光与物质的相互作用可以归结为光与原子的相互作用，有三种过程：吸收、自发辐射 和受激辐射。 如果一个原子，开始处于基态，在没有外来光子，它将保持不变，如果一个能量为hv 21 的光子接近，则它吸收这个光子，处于激发态E 。在此过程中不是所有的光子都能被原子吸 2 收，只有当光子的能量正好等于原子的能级间隔E -E 时才能被吸收。 1 2 激发态寿命很短，在不受外界影响时，它们会自发地返回到基态，并放出光子。自发 辐射过程与外界作用无关，由于各个原子的辐射都是自发的、独立进行的，因而不同原子发 出来的光子的发射方向和初相位是不相同的。 处于激发态的原子，在外的光子的影响下，会从高能态向低能态跃迁，并两个状态间 的能量差以辐射光子的形式发射出去。只有外来光子的能量正好为激发态与基态的能级差 时，才能引起受激辐射，且受激辐射发出的光子与外来光子的频率、发射方向、偏振态和相 位完全相同。激光的产生主要依赖受激辐射过程。 2 中山大学光信息科学与技术实验室 激光器主要有：工作物质、谐振腔、泵浦源组成。工作物质主要提供粒子数反转。 泵浦过程使粒子从基态E 抽运到激发态E ，E 上的粒子通过无辐射跃迁（该过程粒子 1 3 3 从高能级跃迁到低能级时能量转变为热能或晶格振动能，但不辐射光子），迅速转移到亚稳 态E 。E 是一个寿命较长的能级，这样处于E 上的粒子不断积累，E 上的粒子 又由于抽运 2 2 2 1 过程而减少，从而实现E 与E 能级间的粒子数反转。 2 1 激光产生必须有能提供光学正反馈