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半导体激光频标与激光稳频技术 (一) 陈徐宗 北京大学信息科学技术学院 电子学系 量子电子研究所 课程安排 第一章 半导体激光器的基本特性 §1.1 前言 §1.2 半导体激光器的产生激光的简单原理 §1.3 半导体激光器的结构和封装 §1.4 半导体激光器的调谐特性 §1.5 半导体激光器的阈值流和功率输出特性 第二章 外延腔半导体激光器压窄线宽以及频率调谐的原理 §2.1 外延腔半导体激光器压窄线宽的原理 §2.2 外延腔半导体激光器频率调谐的原理 第三章 饱和吸收光谱技术 §3.1 饱和吸收光谱的基本原理 §3.2 饱和吸收光谱的实验介绍 第四章 半导体激光稳频的基本原理 § 4.1 稳频的基本原理 § 4.2 一次，三次谐波稳频的理论分析 § 4.3 半导体激光稳频的基本电路分析 § 4.4 微分曲线与频率稳定性测量 第五章 光电探测的基本原理与技术 § 5.1 光电管的基本特性 §5.2 光电探测器的基本电路 第六章 光电子实验的几种器件与光路 § 6.1 旋光器与光隔离器 §6.2 声光调制器及其应用 §6.3 电光调制器及其应用 §6.4 几种典型光路 第一章 半导体激光器的基本特性 • §1.1前言 • 自1962年第一支半导体激光管问世以来，半导 体激光器有了很大的发展。 • 二十世纪70年代末，随着半导体激光介质制作 工艺的改进和完善，半导体激光器的性能得到了 很大的提高。 • 半导体激光稳频是半导体激光的一种重要技术， 它不但可用于长度的精密测量，而且在激光通讯、 原子钟、纳米计测、三维精密控制以及原子、分 子结构的精密测量和能态的标定、物理基本常数 的精密测量等方面有着广泛的应用。 半导体激光器的优点与缺点 • 优点： • （1）体积小 （2 ）高效率 （3 ）结构简单 （4 ）价格便宜 （5 ）可调谐 • 缺点： • （1）输出功率（大多数小于1W）、（2 ） 跳模（3 ）线宽太宽（50MHz ）、（4 ）频 率漂移(1GHz/小时) 什么样的半导体激光是一个好的激光 （1） 高输出功率 （3-200mW ） （2 ） 单横模 （3 ） 单纵模 （4 ） 窄线宽(小于100KHz) （5 ） 大调谐 （大于10THz ） （6 ） 高频率稳定性(优于10-12) 半 导 体 激 光 器 半 导 体 激 光 电 源 可调谐半导体激光器的应用需求 外腔半导体激光器 电磁波震荡器 • 低频震荡器：LC震荡器 准确度与稳定度 10-3 • 高频震荡器：石英震荡器 准确度与稳定度 10-6 • 微波震荡器：原子钟 准确度与稳定度 10-15 光频震荡器：激光频标 -13 -18 • 准确度10 与稳定度 10 饱和吸收光谱 激光器设计 (1)超精