Практиканство по физика за напредни студенти
Практичен курс по физика за напредни студенти Експеримент 30 Нелинеарна оптика спроведена на: 8 јануари 2009 г. ulm.de Саша Ханкеле [email protected] Потпис Потпис
Содржина 1 Теоретски основи 3 1.1 Ласерот. 3 1.1.1 Општо. 3 1.1.2 Структура на ласер. 3 1.1.3 Индуцирани и спонтани транзиции. 4 1.1.4 Генерирање на инверзија на популацијата користејќи го примерот на ласерот со три и четири нивоа. 5 1.1.5 Модел на равенка на рати за ласерот Nd-YAG. 7 1.1.6 Време-зависно решение на равенката на стапката. 8 1.1.7 Време-зависно решение на равенката на стапката. 10 1.2 Оптички резонатори. 11 1.2.1 Видови. 11 1.2.2 Режими на резонатор. 12 1.2.3 Стабилност на резонатор. 12 1.2.4 Загуби. 13 1.2.5 Трансверзални режими. 14 1.3 Полупроводнички ласери. 15 1.3.1 Структура и функција. 15 1.3.2 Карактеристики на полупроводнички ласер. 16 1.4 Nd-YAG ласер. 17 1.4.1 Дефиниција. 17 1.4.2 Спектар на флуоресценција и спектар на апсорпција. 18 1.5 Нелинеарна оптика. 19 1.5.1 Нелинеарна поларизација. 19 1.5.2 Ефекти од втор ред. 20 1.5.3 Абсорбер за заситеност. 22 2 Поставување експеримент 23 2.1 Опис на системот за експерименти. 23 2.2 Експериментални поставувања. 27 2.2.1 Пуштање во употреба на диоден ласер. 27 2.2.2 Одредување на карактеристичната крива на диодниот ласер. 27 2.2.3 Вметнување на стапчето YAG. 28 2.2.4 Мерење на животот на флуоресценцијата. 28 2.2.5 Структура на ласерот Nd-YAG. 28 2.2.6 Удвојување на фреквенцијата. 29 1
СОДРИНА 2 3 Евалуација на експериментот 30 3.1 Мерење на полупроводничката диода. 30 3.1.1 Мерење на моќноста и мерење на ласерскиот праг. 30 3.1.2 Определување на коефициентите на регресија. 32 3.1.3 Мерење на брановата должина над прагот на ласерот. 33 3.1.4 Работна линија за брановата должина. 35 3.1.5 Мерење на животниот век на флуоресценцијата. 35 3.2 Nd-YAG ласер. 36 3.2.1 Мерење на моќноста со постојана влезна моќност. 37 3.2.2 Мерење на моќноста со постојана влезна бранова должина. 38 3.3 Удвојување на фреквенцијата. 38 3.3.1 Мерење на брановата должина на двојно зголемениот зрак. 38 3.3.2 Мерење на моќноста со кристалот за двојно зголемување на фреквенцијата. 39 4 Завршна дискусија 40 А Податоци за мерења 41
Поглавје 1 Теоретски основи 1.1 1.1.1 Ласерско општо Акронимот ЛАСЕР се залага за засилување на светлината со стимулирана емисија на зрачење. Ласерите произведуваат интензивна, монохроматска, кохерентна светлина, што ги прави незаменливи во голем број полиња. Тие се користат во многу области како што се електроника за забава, оптичка комуникација, спектроскопија, медицинска технологија и многу повеќе. До пронаоѓањето на ласерот, беше голем проблем да се генерира кохерентна светлина. Првата реализација на ласерот со видлива светлина Т. Х. Мајман ја постигна во 1960 година. Тоа беше рубин ласер кој се пумпаше со ламба. 1.1.2 Структура на ласерот Слика 1.1: Структура на ласерот 3
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТСКИ ПРИНЦИПИ 22 1.5.3 Абсорбер за заситеност Абсорбер за заситување е пасивен, оптички прекинувачки инструмент и се користи за преклопување Q во ласерски резонатори. Се состои од материјал со коефициент на апсорпција кој зависи од интензитетот на светлината што се соочува. За оваа цел, на пр. раствор за боја или полупроводнички уред. Како работи: Со зголемување на инверзијата на населението во активниот медиум, бројот на фотони исто така се зголемува. Штом ќе се достигне одреден праг, материјалот за апсорпција станува пропустлив од ласерското зрачење и ласерот започнува да осцилира. Откако инверзијата е во голема мера намалена, апсорпцијата повторно се зголемува по времето на релаксација. Квалитетот на резонаторот потоа опаѓа под прагот на ласерот. При максимална инверзија, треба да се постигне најдобриот можен интензитет на заситеност. Ова може да се постигне преку концентрација на растворот за боја. Резултатот е краток ласерски импулс со голема моќност.