Поглощение и излучение, вызванные оптической накачкой, являются важным процессом в твердотельных лазерах. Оптическая накачка вызывает инверсию населенностей, необходимую для работы лазера. Эффективность накачки зависит от выбора правильных абсорбционных и эмиссионных переходов активной среды. Регулируя температуру чипа лазерного диода, можно оптимизировать сдвиг длины волны и, следовательно, согласование излучения лазерного диода с поглощением кристалла.

Лазерный диод на термоэлектрическом охладителе используется для накачки кристалла Nd: YAG, который одновременно служит поглотителем и излучателем. Контроллер лазерного диода позволяет устанавливать такие параметры, как температура и ток диода накачки, который определяет длину волны излучения диода. Поэтому спектральный профиль поглощения кристалла можно проследить. Флуоресценцию кристалла собирают с помощью подходящей оптики и отбирают с помощью узкополосного интерференционного фильтра, пропускающего только при 1064 нм. Время жизни возбужденного состояния измеряется быстрым Si-PIN-фотодиодом. Варьируя диодный ток, определяют порог и эффективность наклона диодного лазера. Двухканальный осциллограф, отображающий измеренные сигналы, необходим и может быть заказан дополнительно.

Образовательные цели исследования

• Коэффициенты Эйнштейна
• Оптическая накачка
• диодный лазер
• Порог и Эффективность наклона
• Поглощение кристалла Nd: YAG
• Время жизни возбужденных состояний
• Фильтр помех
• Длинный Фильтр

Настройка и компоненты

1 плоский рельс 500 мм со шкалой

2 Лазерный диод 100 мВт при 808 нм, стабилизированная температура, вращающаяся регулировка XY

держатель на носителе

3 Лазерный диодный контроллер LDS 1200

4 Оптика формирования луча в держателе на держателе

5 Nd: YAG кристалл в держателе регулировки XY на держателе

6 Оптика формирования луча для флуоресцентного света в держателе на держателе

7 Держатель фильтра с фильтром RG1000 и интерференционным фильтром 1064 нм

8 PIN-фото детектор в держателе на носителе

9 Комплект соединительных кабелей (не показаны)

10 ИК-детектор карты 800-1600 нм (не показан)

11 Руководство пользователя (не показано)

Измерения и обработка

Некоторые из возможных измерений представлены в следующем списке:

• Выходная мощность лазерного диода в зависимости от тока

Относительная выходная мощность лазерного диода может быть измерена в зависимости от тока инжекции. Ток лазерного диода либо ступенчато увеличивается при настройках контроллера, либо может периодически увеличиваться и уменьшаться внутренним модулятором контроллера. Относительная мощность лазера измеряется фотодиодным детектором, и оцениваются такие параметры, как лазерный порог и эффективность наклона.

• Спектр поглощения Nd: YAG

Варьируя температуру лазерного диода, изменяется длина волны его излучения. Путем сканирования длины волны лазерного диода путем изменения температуры измеряется спектр поглощения кристалла Nd: YAG. С другой стороны, излучение лазерного диода оптически накачивает кристалл и вызывает флуоресценцию. Фильтрация света накачки и измерение сигнала флуоресценции при сканировании длины волны диода позволяет косвенно измерять профиль поглощения. Рассчитана корреляция между температурой лазерного диода и сдвигом длины волны.

• Зависимость тока инжекции от длины волны

Увеличение длины волны, пропорциональной увеличению мощности, характерно для лазерных диодов. Чтобы компенсировать это поведение, необходимо варьировать его температуру. Работа на постоянной длине волны осуществляется посредством работы при минимуме поглощения (то есть максимальной передаче) и оптимизации температуры и тока для максимальной передачи.

• Измерение времени жизни флуоресцентного света

Кристалл Nd: YAG накачивается лазерным диодом при длине волны 808 нм. Кристалл излучает флуоресцентный свет при 1064 нм от начального уровня 4F3 / 2. С фильтром перед детектором свет накачки отфильтровывается, и флуоресценция может быть обнаружена. Ток лазерного диода модулируется по TTL, и при заднем фронте сигнала можно измерить время жизни флуоресценции.