Создание лазера на кристалле YAlO3 с диодной накачкой и исследование генерационных характеристик
Контрольная работа - Компьютеры, программирование
Другие контрольные работы по предмету Компьютеры, программирование
?омощью элемента Пельтье.
Рис.9. Схема эксперимента: 1 - линейка лазерных диодов, 2 - оптическое волокно, 3 - фокусирующая система, 4 - дихроичное зеркало, 5 - выходное зеркало, 6 - фильтрующее зеркало, 7 - измеритель мощности, 8 - экран, 9 - диафрагма, 10 - образец кристалла.
Излучение накачки фокусировалось системой линз (3), обеспечивающей перенос изображения в соотношении 1:1 с торца волокна (пятно диаметром 400 мкм) в кристалл Tm:YAP. Резонатор лазера образован дихроичным зеркалом (4) (T = 91% на длине волны 790 нм; T = 0,1% на длине волны 1,9 мкм) и выходным зеркалом (5)(T = 23% на длине волны генерации). Диафрагма (9) служила для экранирования части пучка накачки. Фильтрующее зеркало (6) отражало излучение накачки и пропускало излучение генерации.
.3 Зависимость мощности генерации от мощности накачки
На Рис.10. представлена зависимость выходной мощности генерации лазера от мощности накачки для трех длин резонатора. Длина резонатора изменялась увеличением расстояния между входным зеркалом и торцом кристалла.
Рис.10. Зависимость мощности генерации от мощности накачки.
Выходная мощность лазерного излучения при максимальной мощности накачки составляет 1,54 Вт (Рис.10.). Полный КПД составил 7%, а дифференциальный - 12%. С увеличением длины резонатора порог генерации возрастал, а выходная мощность уменьшалась.
.4 Спектр генерации
Спектр генерации измерялся на экспериментальной установке Рис.11. Излучение генерации фокусировалось линзой (12) на входную щель монохроматора МДР-41 (14). За выходной щелью монохроматора устанавливался PbS фотодиод (15). Излучение модулировалось прерывателем (13) с частотой модуляции 287 Гц.
Рис.11.Схема эксперимента: 1 - линейка лазерных диодов, 2 - оптическое волокно, 3 - фокусирующая система, 4 - дихроичное зеркало, 5 - выхдное зеркало, 6 - фильтрующее зеркало, 7,8 - зеркала, 9 - диафрагма, 10 - экран, 11 - измеритель мощности, 12 - линза (f = 3,5 см.), 13 - прерыватель, 14 - монохроматор, 15 - фотоприемник, 16 - образец кристалла.
Спектры генерации, полученные для двух длин резонатора, представлены на Рис. 12, 13.Изменялось расстояние между глухим зеркалом и торцом кристалла. На Рис.12. можно увидеть крупномасштабную селекцию ??1 = 1,3 нм и мелкомасштабную селекцию ??2 = 0,3 нм. На Рис.13. при расстоянии между глухим зеркалом и торцом кристалла 7,5 мм мелкомасштабные селекции не наблюдаются. Расстояние между максимумами составляет величину ??1 = 1,1 нм. Наблюдаемую спектральную зависимость можно объяснить селектирующим действием двух воздушных интерферометров Фабри-Перо. Один, из которых образован торцом кристалла и глухим зеркалом, а другой - торцом кристалла и выходным зеркалом. Зная интервалы ??1 и ??2, были посчитаны по формуле , расстояния L1и L2, на которых они проявляются.
Рис.12. Спектр генерации Tm:YAP (Lрез = 15 мм)
Рис.13. Спектр генерации Tm:YAP (Lрез = 21 мм)
Генерация лазера происходила в диапазоне длин волн 1930 - 1942 нм, на краю спектра люминесценции (Рис.7.). Возможно это связано с тем, что генерация лазера осуществляется в свободном от линий поглощения воды диапазоне. Наблюдаемый диапазон генерации определяется спектральными характеристиками зеркал резонатора, а так же тем, что на длинах волн короче 1930 нм находятся линии поглощения паров атмосферной воды. Действительно данный спектральный диапазон, как было предположено в разделе 3.1., соответствует переходам X1,X7. Степень элиптичности генерации имеет величину - 11,8, а люминесценции - 2,3.
.5 Временные характеристики
Для изучения временных характеристик лазера была исследована временная структура импульсов генерации. Для этого лазерное излучение направлялось на фотодиод (15), с временным разрешением 20 нс, подключенным к осциллографу Tektronix TDF2024. Для модуляции излучения Tm:YAP лазера перед фотоприемником вставлялся прерыватель. Прерыватель позволяет на экране осциллографа регистрировать нулевой уровень сигнала (положение развертки).
Вблизи порога, генерация имела пичковый характер (Рис.14.а). Длительность отдельного пичка по уровню 0,5 имеет величину?имп = 4,5 мкс (Рис.15.). При повышении мощности накачки амплитуда осцилляций уменьшается, и лазер выходит в стационарный режим генерации. (Рис.14. б, в).
(а) (б)
(в)
Рис.14. Временные характеристики генерации.
Рис.15. Пичковый режим генерации.
3. Требования по технике безопасности при проведении экспериментов
К экспериментальным и исследовательским работам на установке допускаются лица не моложе 18 лет, не имеющие медицинских противопоказаний для работы с лазерами, изучившие настоящую инструкцию.
Перед допуском к работе с лазерами обслуживающий персонал должен быть обучен безопасным приемам и методам работы, ознакомлен со всеми источниками опасности, отключающими элементами, защитными средствами. Повторный периодический инструктаж должен проводиться не реже одного раза в три месяца.
В случае пользования электроприборами с переменным напряжением питания выше 42В, или переменным напряжением 110В, в сухом помещении необходимо надевать защитные резиновые перчатки, а под ноги положить изоляционный коврик.
Работа на установке должна проводиться в составе не менее двух человек.
Обнаружившие неисправность оборудования и защитных средств обязаны предупредить об этом работающих и руководителя группы.
Запрещается:
Осуществлять наблюдение без средств ин?/p>