Nd-YAG 固体激光器电光调Q、倍频实验讲义

Nd:YAG 固体激光器电光调Q、倍频实验

一、 实验目的

1. 掌握电光调Q 的原理及调试方法；

2. 学会电光调Q 装置的调试；

3. 掌握相关参数的测量。

二、 实验原理

1. 调Q 技术原理

调Q 技术中，品质因数Q 定义为腔内贮存的能量与每秒钟损耗的能量之比，可表示为： 每秒钟损耗的激光能量

腔内贮存的激光能量02πν=Q （1） 式中0ν为激光的中心频率。

如用E 表示腔内贮存的激光能量，γ为光在腔内走一个单程能量的损耗率。那么光在这一单程中对应的损耗能量为E γ。

用L 表示腔长；n 为折射率；c 为光速。则光在腔内走一个单程所需要时间为。 c nL /由此，光在腔内每秒钟损耗的能量为

c nL E /γ这样，Q 值可表示为γ

λπγπν002/2nL nL Ec E Q == （2）

式中00/νλc =为真空中激光波长。可见Q 值与损耗率总是成反比变化的，即损耗大Q 值就低；损耗小Q 值就高。

固体激光器由于存在弛豫振荡现象，产生了功率在阈值附近起伏的尖峰脉冲序列，从而阻碍了激光脉冲峰值功率的提高。如果我们设法在泵浦开始时使谐振腔内的损耗增大，即提高振荡阈值，振荡不能形成，使激光工作物质上能级的粒子数大量积累。当积累到最大值（饱和值时），突然使腔内损耗变小，Q 值突增。这时，腔内会象雪崩一样以极快的速度建立起极强的振荡，在短时间内反转粒子数大量被消耗，转变为腔内的光能量，并在透反镜端耦合输出一个极强的激光脉冲。在这个过程中，弛豫振荡一般是不会发生的，但是，如果调Q 器件设计及调整得不好也会导致多脉冲出现。所以，输出光脉冲脉宽窄，峰值功率高。通常把这种光脉冲称为巨脉冲。

调节腔内的损耗实际上是调节Q 值，调Q 技术即由此而得名。也成为Q 突变技术或Q 开关技术。

谐振腔的损耗γ一般包括有：

54321αααααγ++++= （3）

其中1α为反射损耗；α2为吸收损耗；α3为衍射损耗：α4为散射损耗；α5为输出损耗。

用不同的方法去控制不同的损耗，就形成了不同的Q 技术。如控制反射损耗α1的有转镜调Q 技术，电光调Q 技术；控制吸收损耗α2的有可饱和染料调Q 技术；控制衍射损耗α3的有声光调Q 技术；控制输出损耗α5的有透射式调Q 技术。

图1所示出了脉冲泵浦的调Q 激光器产生激光巨脉冲的时间过程。

W p 表示泵浦速率；Ni 表示Q 值阶跃时的粒子数反转数；Nt 为阈值粒子数反转数；Nf 为震荡终止时刻，工作物质残留的粒子数反转数；为激光光子数密度。

图1 激光巨脉冲产生的时间过程

图1所示，在t=0时闪光灯脉冲接近终了，腔内损耗γ此时有一个 突变（即打开Q 开光光闸），腔内增益大于高于腔内损耗，而当延迟到d t t =时，th N N Δ≥Δ，即会发射一个高功率脉冲。由图可知，激光巨脉冲的峰值应该出现在工作物质的粒子反转数恰等于谐振腔阈值粒子反转数的时间。

2. 纵向加压KD *P Q 开关原理

（1）KD *P 晶体的纵向电光效应 KD *P 晶体属于四方晶系42m 晶类，光轴C 与主轴Z 重合。未加电场时，在主轴坐标系中，其折射率椭球方程为：

122202

2=++e

n z n y x （4） 其中，n 0、n e 分别为其寻常和异常光的折射率。加电场后，由于晶体对称性的影响，42m 晶类只有4163,γγ两个独立的线性电光系数。63γ是电场方向平行于光轴的电光系数，41λ是电场方向垂直于光轴的电光系数。KD *P 晶体加外电场后的折射率椭球方程是：

0222n y x ++e

n z 22

+212)(6341=++xy E xz E yz E Z y x γγ （5） 当只在KD *P 晶体光轴z 方向加电场时上式变成：

0222n y x ++e

n z 22

+1263=xy E z γ （6） 经坐标变换，可求出此时在三个感应主轴上的主折射率：

2

10'?

=n n x z E n 6303γ 210'+=n n y z E n 6303

γ （7） e z n n ='上式表明，在E z 作用下KD *P 变为双轴晶体，折射率椭球的xy 截面有圆变为椭圆，椭圆的长短轴

方向x ‘、y ’相对于原光轴x 、y 转了450，转角大小与外加电场大小无关，长、短半轴的长度即和。由上式可看出它们的大小与E 'y n 'x n z 成线性关系，电场反向时长短轴互换，见图2。

图2. KD *P 63γ纵向效应

当光沿KD *P 光轴z 方向传播时，在感应主游x ‘、y ’两方向偏振的光波分量，由于此时晶体在这两者方向上的折射率不同，经过长度为l 的晶体后产生位相差：

x x y V l n n 632)(2''γλπλπ

δ=?= （8）

式中为加在晶体z 向两端的直流电压 。

l E V z z =使光波两个分量产生位相差2π所需要加的电压，称为“4λ电压”，以2πV 表示，即 633

024γλπn V = （9）

KD *P 晶体的光电系数63γ=对于6.23V m /1012?×λ=1.0μm 、KD *P 晶体的2

πV =4000V 左右。 （2）带起偏器的KD *P 电光Q 开关原理 带起偏振器的KD *P 电光Q 开关，是一种发展较早、应用较广泛的电光晶体调Q 装置，其特点是利用一个偏振器兼作起偏和检偏，偏振器可采用方解石格兰—傅克棱镜，也可用介质膜偏振片。其装置如图3所示。KD *P 晶体具有纵向电光系数大，抗破坏阈值高的特点，但容易潮解，故需要放在密封盒内使用。通常采用纵向运用方式，即z 向加

压，z 向通光。

图3. 带起偏器的调Q 激光器装置原理图

带起偏器的KD *P 电光Q 开关工作过程如下：

YAG 棒在氙灯的激励下产生无规则偏振光，通过偏振器后成为线偏振光，通过偏振器后成为线偏振光，若起偏方向与KD *P 晶体的晶轴x （或y ）方向一致，并在KD *P 上施加一个4

λV 的外加电场。由于电光效应产生的电感应主轴x ‘和y ’与入射偏振方向成450角。这时调制晶体起到了一个41波片的作用，显然，线偏振光通过晶体后产生了2

π的位相差，可见往返一次产生的总位相差为π，线偏振光经这一次往返后偏振面旋转了900，情况下，由介质偏振器和KD *P 调制晶体组成的电光开关处于关闭状态，谐振腔的Q 值很低，不能形成激光振荡。

虽然这时整个器件处在低Q 值状态，但由于氙灯一直在对YAG 棒进行抽运，工作物质中亚稳态粒子数便得到足够的积累，当粒子反转数达到最大时，突然去掉调制晶体上的1/4波长电压，即电光开关迅速被打开，沿谐振腔轴线方向传播的激光可自由通过调制晶体，而其偏振状态不发生任何变化，这时谐振腔处于Q 值状态，形成雪崩式激光发射。

三、实验装置

四、实验内容

（一）实验步骤

准直

1．调整腔的大致高度，使He-Ne激光器的输出光基本上从工作物质，即YAG棒的前端中心射入，后端中心射出，用小孔光阑将高度锁定。

2．利用光阑将He-Ne激光器输出光调至与导轨平行，当光阑在近场时，调节He-Ne前端时光从小孔中心通过，再将光阑拉至远场，调节He-Ne后端，使光从小孔中心通过，反复缓慢拉动光阑，重复调节，达到平行光目的。

3．将偏振片和YAG棒腔体放置导轨上，微调架的顶拉结构或二维旋钮，使YAG棒反射的准直光从光阑小孔中心通过，并进一步微调使准直光从工作物质中心通过，调整时可用硫酸纸观察

4．分别将全反镜，平面镜放置导轨上，调整二维旋钮，同样使He-Ne反射光从小孔中心通过。5．放置倍频晶体后，尽量使准直光从偏振片及倍频晶体的中心通过，但其反射光不必一定通过小孔中心。

出光

静态光

6. 将各装置架固定在导轨指定位置，连接好电极及各电源端口，接通电源，打开电源开关，先预燃，几秒钟后打开“开启”开关。

7. 适当加大供给电压，用上转换片接收静态光。粗调全反镜的二维旋钮（记忆旋转角度的大小）。待部分光斑出现，再微调使输出光达到光强分布均匀的同心圆，一般情况下不调整平面镜。8. 加上调Q装置，不开晶压，由于腔内损耗，光路发生偏折，需中心微调全反镜，达到输出光均匀。

动态光

9. 必须带静态光斑稳定在较好效果，即光把钱分布均匀的同心圆，才可以进行调Q。否则若静态光分布不均匀，由于调Q后的动态光能量大，光的强点会打损倍频晶体。

10. 接入数字示波器，先接收静态光，利用脉冲探头（注意避免饱和）。按下“自动设置”适当调节示波器的水平，垂直幅值及电平，得到较理想的波形。

11. 退压延时

打开晶压开关，调节电压约为3700V，降低工作电压，打开退压开关，得出动态光，微调Q 调整架的二维旋钮得到较理想的同心圆波形。用探头承接灯光和动态光波形，调整退压延时旋钮，使动态光脉冲在灯光后沿半功率点处，得到合适的退压延时。

12. 关门在600V工作电压，静态光状态下，开启晶压开关，旋转Q装置外环及二维旋钮，适当调节幅值旋钮，电平，逐渐减小波形幅值，尽量使其到最低，然后加大工作电压，同样方法

降低幅值……反复如此到工作电压800V ，完全“关住门”，即使谐振腔内阈值升高，不能形成激光。

13 降低工作电压，上转换片换为倍频晶体，打开退压开关，输出动态光，并再次微调全反镜使光斑均匀。（由于动态光能量大，需用包有塑料膜的相纸接收，以免溅射的烟灰颗粒污染镜片）

（二）实验内容

1. 脉冲Nd ：YAG 激光器原理实验

（1） 通过准直调整过程，在500V 工作电压下达到静态光输出能量最大。

（2） 激光器脉冲宽度测量

静态光状态下，观察输出光波形，测量出其脉宽（微妙量级）。动态光状态下，测量脉宽（纳秒量级）

（3） 把激光器调到最佳，不断降低电压，直到光电探测器无激光波形，这是诸如能量为阈值。

（4） 从阈值电压开始，以50V 工作电压增量测出6个电压值相应激光能量E 出，测量方法：手持挡板隔开激光束和能量计探头，然后快速一开挡板又迅速复位，保证每次操作只放过一个激光脉冲进入探头，每个测量点重复5次测量并计算出E 出的算术平均值，每个测量点的氙灯诸如能量为

12

E =CU 2其中C 为储能电容器的电容量，为100μ

F ，V 氙灯电压。

列出E 出和E 的数据表并作出E 出——E 关系曲线，根据曲线求出测出个测量点的绝对效率

η1=E 出/E

和相邻两测量点之间的斜率效率

2η=ΔE 出/ E

Δ2. 脉冲Nd ：YAG 激光技术实验

（1） 激光电光调Q 实验

调Q 实验目的是让全部激光能量压缩在一个窄脉宽时间里释放出来，即静态光的脉宽由微妙量级变为动态光的纳秒量级，从而提高激光器输出的峰值功率。其中调Q 装置由起偏器和电光晶体组成。

*KD P （2） 激光器晶体角度匹配倍频实验

（3） 激光器选模实验

五、实验要求

1. 改变脉冲泵浦能量，用能量计分别测量几组静、动态输出能量。并利用公式分别计算出在一泵浦能量下的动态与静态激光输出能量之比称为动静比。ηη,

静态激光能量

动态激光能量=η 2. 观测或照相记录激光波形 用强流管或光电二极管接收激光，并用100MHz 以上的宽带示波器（因动态激光脉冲宽度一般为几到几十ns ）观察激光波形。根据下式计算激光脉冲的峰值功率P0

T

E P Δ=

脉冲半功率点间宽度单脉冲能量0 六、注意事项

1.在调节两腔镜架和聚光腔架时，应注意所用调整架的俯仰、位置等旋钮均为精密微调器件，不宜用力过大，以免损伤器件。

2.前、后腔镜的光学中心与几何中心可能不重合，须以适当的方法找出正确的光学中心，并通过此中心用He －Ne 激光器作准直。

3.电气系统的安装中要注意电线接头与器件的连接，连接时不宜使线头暴露于接口外，避免人员触电危险。

4.水冷系统开启后，在实验过程中时刻注意聚光腔和水箱的水嘴接口处是否有漏水现象。如果发现应立即关闭电源，及时采取措施堵漏，避免漏水造成的激光电源器件短路和人员触电危险。

5.在Nd3+ ：YAG 固体激光器实验系统接电工作后，特别注意不要在激光输出镜一端直视激光输出，避免Nd3+ ：YAG 固体激光器输出基波1064nm 的激光对眼部造成的永久性失明损伤。并摘除手表、金属饰物等能产生光线反射的物体，在实验操作时避免激光反射对实验人员及他人的伤害。

6.在高工作电压条件下工作，注意观察输出激光光斑的圆整均匀性，若有比较明显的强点出现，立即停止实验系统工作，检查Nd3+ ：YAG 棒端面和光学器件上是否存在杂质，应及时清理。 明确激光电源表头和检测设备显示屏读数，避免造成测试和误差。

光的偏振 实验报告.doc

光的偏振 实验仪器： 光具座、半导体激光器、偏振片、1/4波片、激光功率计。 实验原理： 自然光经过偏振器后会变成线偏振光。偏振片既可作为起偏器使用，亦可作为检偏器使用。 马吕斯定律：马吕斯指出：强度为I0的线偏振光，透过检偏片后，透射光的强度（不考虑吸收）为I=I0cos2。(是入射线偏振光的光振动方向和偏振片偏振化方向之间的夹角。) 当光法向入射透过1/4波片时，寻常光（o光）和非常光（e光）之间的位相差等于π/2或其奇数倍。当线偏振光垂直入射1/4波片,并且光的偏振和云母的光轴面成θ角，出射后成椭圆偏振光。特别当θ=45°时，出射光为圆偏振光。 实验1、2光路图： 实验5光路图： 实验步骤： 1.半导体激光器的偏振特性： 转动起偏器，观察其后的接受白屏，记录器功率最大值和最小值，以及对应的角度，求出半导体激光的偏振度。 2。光的偏振特性——验证马吕斯定律： 利用现有仪器，记录角度变化与对应功率值，做出角度与功率关系曲线，并与理论值进行比较。 5.波片的性质及利用： 将1/4波片至于已消光的起偏器与检偏器间，转动1/4波片观察已消光位置，确定1/4波片光轴方向，改变1/4波片的光轴方向与起偏器的偏振方向的夹角，对应每个夹角检偏器转动一周，观察输出光的光强变化并加以解释。

实验数据： 实验一： 实验二： 实验五： 数据处理： 实验一： 计算得半导体激光的偏振度约为 故半导体激光器产生的激光接近于全偏振光。实验二： 绘得实际与理论功率值如下：

进行重叠发现二者的图线几乎完全重合，马吕斯定律得到验证。实验五：见“实验数据”中的表格

总结与讨论： 本次实验所用仪器精度较高，所得数据误差也较小。 当光法向入射透过1/4波片时，寻常光（o光）和非常光（e光）之间的位相差等于π/2或其奇数倍。当线偏振光垂直入射1/4波片,并且光的偏振和云母的光轴面成θ角，出射后成椭圆偏振光。特别当θ=45°时，出射光为圆偏振光，这就是实验五中透过1/4波片的线 偏光成为不同偏振光的原因。XX大学生实习报告总结 3000字 社会实践只是一种磨练的过程。对于结果，我们应该有这样的胸襟：不以成败论英雄，不一定非要用成功来作为自己的目标和要求。人生需要设计，但是这种设计不是凭空出来的，是需要成本的，失败就是一种成本，有了成本的投入，就预示着的人生的收获即将开始。 小草用绿色证明自己，鸟儿用歌声证明自己，我们要用行动证明自己。打一份工，为以后的成功奠基吧! 在现今社会，招聘会上的大字板都总写着“有经验者优先”,可是还在校园里面的我们这班学子社会经验又会拥有多少呢?为了拓展自身的知识面，扩大与社会的接触面，增加个人在社会竞争中的经验，锻炼和提高自己的能力，以便在以后毕业后能真正的走向社会，并且能够在生活和工作中很好地处理各方面的问题记得老师曾说过学校是一个小社会，但我总觉得校园里总少不了那份纯真，那份真诚，尽管是大学高校，学生还终归保持着学生身份。而走进企业，接触各种各样的客户、同事、上司等等，关系复杂，但你得去面对你从没面对过的一切。记得在我校举行的招聘会上所反映出来的其中一个问题是，学生的实际操作能力与在校的理

电光效应和电光调制

电光效应和电光调制 当给晶体或液体加上电场后，该晶体或液体的折射率发生变化，这种现象成为电光效应。1875年克尔（Kerr）发现了第一个电光效应。即某些各向同性的透明介质在外电场作用下变为各向异性，表现出双折射现象，介质具有单轴晶体的特性，并且其光轴在电场的方向上，人们称这种光电效应为克尔效应。1893年普克尔斯（Pokells）发现，有些晶体，特别是压电晶体，在加了外电场后，也能改变它们的各向异性性质，人们称此种电光效应为普克尔斯效应。电光效应在工程技术和科学研究中有许多重要应用，它有很短的响应时间（可以跟上频率为1010Ｈｚ的电场变化），因此被广泛用于高速摄影中的快门，光速测量中的光束斩波器等。由于激光的出现，电光效应的应用和研究得到了迅速发展，如激光通信、激光测量、激光数据处理等。 一．实验目的 1．掌握晶体电光效应和电光调制的原理和实验方法。 2．观察电光效应所引起的晶体光性的变化和会聚偏振光的干涉现象。 3．学会用简单的实验装置测量LN（LiNbO3铌酸锂）晶体半波电压。观察电光调制的工作性质。 二．仪器用具 电光效应实验仪，电光调制电源,LN晶体横向电光调制器，接收放大器,He-Ne激光器,二踪示波器和万用表。 三．实验装置与原理 （一）实验装置 （1）电光效应实验仪面板如图所示。 （2）晶体电光调制电源：调制电源由-200V—+200V之间连续可调的直流电源、单一频率振荡器（振荡频率约为1kHz）、音乐片和放大器组成，电源面板上有三位半数字面板表，可显示直流电压值。晶体上加的直流电压的极性可以通过面板上的“极性”键改变，直流电压的大小用“偏压”旋钮调节。调制信号可由机内振荡器或音乐片提供，此调制信号是用装在面板上的“信号选择”键来选择三个信号中的任意一个信

光电子学实指导书

《光电子学》实验指导书 何宁编 桂林电子科技大学 2013年4月

前言 在现代通信系统中，利用光电子技术实现无线通信，保证通信的有效性是未来通信领域的一门新兴技术和发展方向。二十世纪下半叶，半导体的研究导出了微电子集成电路，同时也制造出了光电器件，它们对信息技术和计算机技术产生了极大的影响，由于微电子技术在向“微”方向的发展上不久将接近极限，而光电子技术还会继续向纵深发展，其应用面将会进一步扩大。 由于光通信具有波束隐蔽、接收天线小、通信速率高、抗电磁干扰和保密性强等优点，1960年激光出现以来，激光技术以其强大的生命力推动着光电子技术的发展，它在民用、医疗和军事方面都得到广泛应用，激光探潜、激光雷达、激光成像、激光测距、激光跟踪、激光制导等技术不断涌现，尤其近几年开展的大气光通信和水下光通信都有较好的实际应用，可以说二十一世纪是光电子技术的时代。 由于光电子技术是一门内容广泛的技术科学，而实验是课堂教学的延伸，通过基本实验可加深对课堂内容的理解，提高同学们的系统概念和实际操作能力，为日后工作和科学研究打下良好的基础。

光束调制 一、 实验目的 1、 理解电光转换的机理，了解内调制和外调制的实现方法。 2、 掌握光束的衍射角的定义和计算。 3、 熟悉常用电光器件和光测试设备的使用。 二、 实验内容及要求 1、 完成光束的直接光强度调制和声光调制。 2、 测试声光调制器的插入损耗和衍射角。 三、 实验原理及步骤 激光是一种光频电磁波，具有良好的相干性，并与无线电波相似。按其工作波长的不同可分为红激光（632nm ）、绿激光（532nm ）、蓝激光（473nm ）三种，将信息加载于激光（载波）的过程称为调制，起控制作用的低频信息称为调制信号。 光波的电场强度为 )cos()(C C C A t E ?ω+= 应用某种物理方法改变光波的振幅（Ac ）、频率（C ω）、相位(C ?)、强度和偏振等参量之一，使其按照调制信号的规律变化，那么激光束就受到了信号的调制。 根据调制器与激光器的关系，激光束调制的方法可分为内调制（直接调制）和外调制（间接调制）两种。内调制是指加载信号是在激光振荡过程中进行的，以调制信号改变激光器的振荡参数，从而改变激光器输出特性以实现调制，主要用于光通信的注入式半导体光源中。外调制是指激光形成后，在激光器的光路上放置调制器，用调制信号改变调制器的物理性能，当激光束通过调制器时，使光波的某个参量受到调制。 直接调制是把要传递的信息转变为电流信号注入半导体光源，从而获得调制光信号。根据调制信号的不同类型，直接调制可分为模拟调制和数字调制两种，它们都是对光源进行直接强度调制，调制后的输出光功率是随调制信号而变化的。 声光调制器是由声光介质、电－声换能器、吸声（或反射）装置及驱动电源等组成，声光调制是利用声光效应将信息加载于光频载波上的一种物理过程。当一束光通过变化的声场时，由于光和超声场的互作用，其出射光就具有随时间而变化的各级衍射光，衍射光的强度随超声波强度的变化而变化，调制信号是以电信号（幅度）形式作用于电－声换能器上，再转换为以电信号形式变化的超声场，当光波通过声光介质时，由于声光作用，使光载波受到调制而成为“携带”信息的强度调制波。声光调制器原理如图1，直接强度调制原理如图2， 开关K 是连续光和脉冲光的切换开关。

固体激光倍频、调Q实验

声光调Q倍频YAG激光器实验声光调制器由石英晶体、铌酸锂或重火石玻璃作为声光介质，通过压电晶体电声转换器将超声波耦合，在声光介质中产生超声波光栅，介质的折射率被周期性调制形成折射率体光栅。在腔内采用该技术，可将连续的1064nm基频光变换成10KHz的高重复率脉冲激光，由于具有重复频率和峰值功率高的特点，可获得高平均功率的倍频绿光输出。 【实验目的】 （1）掌握声光调Q连续激光器及其倍频的工作原理； （2）学习声光调Q倍频激光器的调整方法； （3）了解声光调Q固体激光器的静态和动态特性，并掌握测试方法；（4）学习倍频激光器的调整方法。【实验原理】 【实验原理】 声光调Q倍频连续YAG激光器的工作原理 （1）声光调Q基本原理：

图1 声光调制器工作原理 声光调制器是由石英晶体、铌酸锂、或重火石玻璃做为声光介质，通过电声换能器（压电晶体）将超声波耦合进去，在声光介质中产生超声波光栅。超声波光栅将介质的折射率进行周期性调制，从而进一步形成折射率体光栅。如图1所示。光栅公式如下式 （1） 式（1）中，是声光介质中的超声波波长，为布拉格衍射角，为入射光波波长，n为声光介质的折射率。当入射光以布拉格角入射时，出射光将被介质中的体光栅衍射到一级衍射最大方向上。利用声光介质的这种性质，可以对激光谐振腔内的光束方向进行调制。当加入声光调制信号时，光束偏转出腔外，不能在腔内形成振荡，即此时为高损耗腔。在此期间泵浦灯注入给激活介质（激光晶体）的能量储存在激光上能级，形成高反转粒子数。当去掉声光调制信号时，光束不被偏转，在腔内往返，形成激光振荡。由于前面积累的高反转粒子数远远超过激光阈值，所以瞬时形成脉冲激光输出，从而形

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实验报告——半导体激光器输出光谱测量 实验时间：2017.03.04 一、实验目的 1、了解半导体激光器的基本原理及基本参数； 2、测量半导体激光器的输出特性和光谱特性； 3、了解外腔选模的机理，熟悉光栅外腔选模技术； 4、熟悉压窄谱线宽度的方法。 二、实验原理 1.半导体激光器 激光（LASER）的全称 light amplification by stimulated emission of radiation 意为通过受激发射实现光放大。 激光器的基本组成如下图： 必要组成部分无外乎：谐振腔、增益介质、泵浦源。 在此基础上，激光产生的条件有二： 1）粒子数反转 通过外界向工作物质输入能量，使粒子大部分处于高能态，而非基态。 2）跃迁选择定则 粒子能够从基态跃迁到高能态，需要两个能级之间满足跃迁选择定则，电子相差 的奇数倍角动量差。 世界上第一台激光器是1960年7月8日，美国科学家梅曼发明的红宝石激光器。 1962年世界上第一台半导体激光器发明问世。 2.半导体激光器的基本原理 半导体激光器工作原理是激励方式，利用半导体物质(既利用电子)在能带间跃迁发光，用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜，组成谐振腔，使光振荡、反馈、产生光的辐射放大，输出激光。 没有杂质的纯净半导体，称为本征半导体。 如果在本征半导体中掺入杂质原子，则在导带之下和价带之上形成了杂质能级，分别称为施主能级和受主能级。 有施主能级的半导体称为n型半导体；有受主能级的半导体称这p型半导体。在常温下，热能使n型半导体的大部分施主原子被离化，其中电子被激发到导带上，成为自由电子。而p型半导体的大部分受主原子则俘获了价带中的电子，在价带中形成空穴。因此，n 型半导体主要由导带中的电子导电；p型半导体主要由价带中的空穴导电。 若在形成了p-n结的半导体材料上加上正向偏压，p区接正极，n区接负极。正向电压的电场与p-n结的自建电场方向相反，它削弱了自建电场对晶体中电子扩散运动的阻碍

电光调制实验实验报告

电光调制实验实验报告 【实验目的】 1、掌握晶体电光调制的原理和实验方法 2、学会利用实验装置测量晶体的半波电压，计算晶体的电光系数 3、观察晶体电光效应引起的晶体会聚偏振光的干涉现象 【实验仪器】 铌酸锂晶体，电光调制电源，半导体激光器，偏振器，四分之一波片，接收放大器，双踪示波器 【实验内容及步骤】 一、调整光路系统 1、调节三角导轨底角螺丝，使其稳定于调节台上。在导轨上放置好半导体光源部分滑块，将小孔光栏置于导轨上，在整个导轨上拉动滑块，近场远场都保证整个光路基本处于一条直线，即使光束通过小孔。放上起偏振器，使其表面与激光束垂直，且使光束在元件中心穿过。再放上检偏器，使其表面也与激光束垂直，转动检偏器，使其与起偏器正交，即，使检偏器的主截面与起偏器的主截面垂直，这时光点消失，即所谓的消光状态。 2、将铌酸锂晶体置于导轨上，调节晶体使其x轴在铅直方向，使其通光表面垂直于激光束（这时晶体的光轴与入射方向平行，呈正入射），这时观察晶体前后表面查看光束是否在晶体中

心，若没有，则精细调节晶体的二维调整架，保证使光束都通过晶体，且从晶体出来的反射像与半导体的出射光束重合。 3、拿掉四分之一波片，在晶体盒前端插入毛玻璃片，检偏器后放上像屏。光强调到最大，此时晶体偏压为零。这时可观察到晶体的单轴锥光干涉图，即一个清楚的暗字线，它将整个光场分成均匀的四瓣，如果不均匀可调节晶体上的调整架。如图四所示 4、旋转起偏器和检偏器，使其两个相互平行，此时所出现的单轴锥光图与偏振片垂直时是互补的。如图五所示图四图五 6、晶体加上偏压时呈现双轴锥光干涉图，说明单轴晶体在电场作用下变成双轴晶体，即电致双折射。如图六所示 7、改变晶体所加偏压极性，锥光图旋转90度。如图七所示图六图七8 只改变偏压大小时，干涉图形不旋转，只是双曲线分开的距离发生变化。这一现象说明，外加电场只改变感应主轴方向的主折射率的大小、折射率椭球旋转的角度和电场大小无关。 二、依据晶体的透过率曲线(即T-V曲线)，选择工作点。测出半波电压，算出电光系数，并和理论值比较。我们用两种测量方法： 1、极值法晶体上只加直流电压，不加交流信号，并把直流偏压从小到大逐渐改变时，示波器上可看到输出光强出现极小值和极大值。

Nd：YAG激光器倍频特性 实验报告

Nd:YAG 激光倍频特性 实验目的：1. 了解二次非线性光学效应 2. 了解二倍频晶体中相位匹配 实验原理： 当强光与物质作用后，表征光学的许多参量如折射率、吸收系数、散射截面等不再是常数，而是一个与入射光有关的变量，相应也出现了在线性光学中观察不到的许多新的光学现象，非线性光学的产生与研究大大加深了我们对光与物质相互作用本质的认识，同时也具有极其重要的实用价值。 1. 光学倍频 光学倍频又称二次谐波，指在非线性介质中传播频率为ν的激光，其中一部分能量转换到频率为2ν的光波中去，使在介质中传播的有频率为ν和2ν两种光波。 从量化概念来说，这相当于两个光子在非线性介质内发生湮灭，并产生倍频光子的现象。在倍频过程中满足能量守恒何动量守恒定律。 2. 二次谐波的效率 由基波的能量（功率）转换成二次谐波的能量（功率）的比值，反映了介质的二次谐波效率，为： ωωηI I 2= 常用二次谐波非线性材料有KDP 倍频晶体和KTP 倍频晶体等。KTP 晶体性能优于KDP 晶体，非线性系数是后者的15倍，光损伤阈值也高（大于400mW/cm 2）。 3. 相位匹配 相位匹配物理实质是：基频光在晶体中沿途各点激发的倍频光，在出射面产生干涉，只有相位匹配时才可干涉增强，达到好的倍频效率。相位匹配要求基频光和倍频光在晶体中的传播速度相等，即折射率相等，对于双折射晶体，基频光在晶体面上的入射则需要一定的角度相位匹配。实验中，KTP 晶体是加工好的，只需垂直晶体面入射即可满足相位匹配条件。 实验装置 1. He-Ne 激光器 2. 小孔光阑 3. 1064nm 全反凹面镜M 1 4. Cr 4+ :YAG 调Q 晶体 5. Nd:YAG 振荡棒 6. 输出镜M 2 7. Nd:YAG 放大棒 8. 平板玻璃 9. 能量计 10. KTP 晶体 图1 实验光路示意图 本实验采用与“Nd:YAG 激光器调Q 激光束放大特性”相同的实验装置，倍频晶体放置于放大级输出端后方。 实验过程 实验中要特别注意眼睛不可直视Y AG 输出激光以及He-Ne 激光，并小心精密操作设备。 1、倍频激光输出调节 （1）按照与前一实验相同步骤调整Nd:Y AG 激光器，放置调Q 晶体，放大级工作开启。 （2）在Nd:Y AG 放大棒后加入KTP 晶体，轻轻转动KTP 角度，使KTP 输出由一弱散斑汇聚成一耀眼亮点，即达到晶体最佳匹配效果。倍频后输出激光为1064nm 和532nm 两

半导体激光器pi特性测试实验

太原理工大学现代科技学院 课程实验报告 专业班级 学号 姓名 指导教师

实验名称 半导体激光器P-I 特性测试实验 同组人 专业班级 学号 姓名 成绩 一、 实验目的 1. 学习半导体激光器发光原理和光纤通信中激光光源工作原理 2. 了解半导体激光器平均输出光功率与注入驱动电流的关系 3. 掌握半导体激光器P （平均发送光功率）-I （注入电流）曲线的测试方法 二、 实验仪器 1. ZY12OFCom13BG 型光纤通信原理实验箱 1台 2. 光功率计 1台 3. FC/PC-FC/PC 单模光跳线 1根 4. 万用表 1台 5. 连接导线 20根 三、 实验原理 半导体激光二极管（LD ）或简称半导体激光器，它通过受激辐射发光，（处于高能级E 2的电子在光场的感应下发射一个和感应光子一模一样的光子，而跃迁到低能级E 1，这个过程称为光的受激辐射。所谓一模一样，是指发射光子和感应光子不仅频率相同，而且相位、偏振方向和传播方向都相同，它和感应光子是相干的。）是一种阈值器件。由于受激辐射与自发辐射的本质不同，导致了半导体激光器不仅能产生高功率（≥10mW ）辐射，而且输出光发散角窄（垂直发散角为30～50°，水平发散角为0～30°），与单模光纤的耦合效率高（约30％～50％），辐射光谱线窄（Δλ＝0.1～1.0nm ），适用于高比特工作，载流子复合寿命短，能进行高速信号（>20GHz ）直接调制，非常适合于作高速长距离光纤通信系统的光源。 P-I 特性是选择半导体激光器的重要依据。在选择时，应选阈值电流I th 尽可能小，I th 对应P 值小，而且没有扭折点的半导体激光器，这样的激光器工作电流小，工作稳定性高，消光比（测试方法见实验四）大， ……………………………………装………………………………………订…………………………………………线………………………………………

电光调制实验实验报告

广东第二师范学院学生实验报告 院（系）名称物理系班 别11物理 本四B 姓名 专业名称物理教育学号 实验课程名称近代物理实验（2） 实验项目名称电光调制实验 实验时间2014年12月 18日实验地点物理楼五楼 实验成绩指导老师签名 内容包含：实验目的、实验使用仪器与材料、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验 结果与分析、实验心得 【实验目的】 1. 掌握晶体电光调制的原理和实验方法 2. 学会利用实验装置测量晶体的半波电压，计算晶体的电光系数 3. 观察晶体电光效应引起的晶体会聚偏振光的干涉现象 【实验仪器】 铌酸锂晶体，电光调制电源，半导体激光器，偏振器，四分之一波片，接收放大器，双踪示波器 【实验内容及步骤】 一、调整光路系统 1. 调节三角导轨底角螺丝，使其稳定于调节台上。在导轨上放置好半导体光源部分滑块，将小孔光栏置于导轨上，在整个导轨上拉动滑块，近场远场都保证整个光路基 本处于一条直线，即使光束通过小孔。 放上起偏振器，使其表面与激光束垂直，且使光束在元件中心穿过。再放上检偏器，使其表面也与激光束垂直，转动检偏器，使其与起偏器正交，即，使检偏器的主 截面与起偏器的主截面垂直，这时光点消失，即所谓的消光状态。 2. 将铌酸锂晶体置于导轨上，调节晶体使其x轴在铅直方向，使其通光表面垂直于激光束（这时晶体的光轴与入射方向平行，呈正入射），这时观察晶体前后表面查看 光束是否在晶体中心，若没有，则精细调节晶体的二维调整架，保证使光束都通过晶体，且从晶体出来的反射像与半导体的出射光束重合。 3. 拿掉四分之一波片，在晶体盒前端插入毛玻璃片，检偏器后放上像屏。光强调到 最大，此时晶体偏压为零。这时可观察到晶体的单轴锥光干涉图，即一个清楚的暗十字线，它将整个光场分成均匀的四瓣，如果不均匀可调节晶体上的调整架。如图四所示 4. 旋转起偏器和检偏器，使其两个相互平行，此时所出现的单轴锥光图与偏振片垂

固体废物处理与处置-实验2016.

固体废物处理与处置实验 西北农林科技大学 李荣华 二零一五年十一月

目录 实验一固体废物样品中的水分含量分析 (1) 实验二挥发性有机物和灰分含量的测定 (2) 实验三固体废物样品的热值分析 (3) 实验四固体废物样品中的氮含量分析 (7) 实验五固体废物样品中的磷含量分析 (9) 实验六固体废物样品中的钾含量分析 (11) 实验七固体废物中的重金属（Cd、Pb）含量分析 (13) 实验八固体废物中的重金属（Cu、Zn）含量分析 (15) 实验九固体废物中的重金属（Hg）含量分析 (17) 实验十固体废物中的As含量分析 (19)

实验一 固体废物样品中的水分含量分析 一、实验目的 掌握含水率的计算方法。 二、实验原理 固体废弃物样品在105士2℃烘至恒重时的失重，即为样品所含水分的质量。 三、仪器、设备 分析天平（万分之一）；小型电热恒温烘箱；干燥器（内盛变色硅胶或无水氯化钙）。 四、实验步骤 将样品破碎至粒径小于15 mm 的细块，分别充分混和搅拌，用四分法缩分三次。确实难全部破碎的可预先剔除，在其余部分破碎缩分后，按缩分比例，将剔除成分部分破碎加入样品中。 将试样置于干燥的搪瓷盘内，放于干燥箱，在105±5℃的条件下烘4～8 h ，取出放到干燥器中冷却0.5h 后称重，重复烘1～2 h ，冷却0. 5h 后再称重，直至恒重，使两次称量之差不超过试样量的千分之四。 五、结果表达 水分（干基）% = 0 221100m m m m -?-）（ 式中：m 0—烘干空铝盒的质量，g ； m 1—烘干前铝盒及土样质量，g ； m 2—烘干后铝盒及土样质量，g 。

工程光学实验习题

光学实验习题 1．如会聚透镜的焦距大于光具座的长度，试设计一个实验，在光具座上能测定它的焦距。 2．点光源 P 经会聚透镜 L1成实像于 P' 点（图 1-8 ），在会聚透镜 L1与 P' 之间共轴放置一发散透镜 L2；垂直于光轴放一平面反射镜 M ，移动发散透镜至一合适位置，使 P 通过整个系统后形成的像仍重合在 P 处。如何利用此现象测出发散透镜焦距？ 3．为什么说当准直管绕轴转过 1800时，十字线物像不重合是由于十字线中心偏离光轴的缘故？试说明之。 4．准直管测焦距的方法有哪些优点？还存在哪些系统误差？ 5． 1 、第一主面靠近第一个透镜，第二主面靠近第二个透镜，在什么条件下才是对的？（光具组由二薄凸透镜组成）。 6．由一凸透镜和一凹透镜组成的光具组，如何测量其基点？（距离 d 可自己设定）。7．设计一种不测最小偏向角而能测棱镜玻璃折射率的方案（使用分光计去测）。 8．怎样应用掠入射法测定玻璃棱镜的折射率？简要说明实验方法，并推导出折射率的计算公式。 9．用阿贝折射计测量固体折射率时，为什么要滴入高折射率的接触液？为什么它对测量结果没有影响？试论证之。 10．显微镜与望远镜有哪些相同之处与不同之处？ 11．显微镜测量微小长度时，用测微目镜测定石英标准尺 m 个分格的数值为△ X,为什么它和石英标准尺相应分格的实际值△ X 之比不等于物镜的放大率？ 12．评价天文望远镜时，一般不讲它是多少倍的，而是说物镜口径多大，你能说明为什么吗？13．推导式（ 6-1 ）（ P90 ） 14．为何摄谱仪的底板面必须与照相系统的光轴倾斜，才能使所有谱线同时清晰？ 15．怎样测定摄谱仪的线色散？ 16．怎样拍摄叶绿素的吸收光谱？ 17．讨论单色仪的人射缝和出射缝的宽度对出射光单色性的影响，并证明出射光谱宽度 其中 a 、 a' 分别为入射缝和出射缝的宽度，为棱镜的线色散。

激光倍频实验报告

篇一：激光谐振腔与倍频实验 激光谐振腔与倍频实验 a13组 03光信息陆林轩 033012017 实验时间：2006-4-25 [实验目的和内容] 1、学习与掌握工作物质端面呈布儒斯特角的钕玻璃激光器的调节，以获得激光红外输出。 2、掌握腔外倍频技术，并了解倍频技术的意义。 3、观察倍频晶体0.53?m绿色光的输出情况。[实验基本原理] 1、激光谐振腔 光学谐振腔是激光器的重要组成部分，能起延长增益介质的作用（来提高光能密度），同时还能控制光束的传播方向，对输出激光谱线的频率、宽度、和激光输出功率、等都产生很大的影响。 图1 激光谐振腔示意图 （1）组成： 光学谐振腔是由两个光学反射镜面组成、能提供光学正反馈作用的光学装置，如图1所示。两个反射镜可以是平面镜或球面镜，置于激光工作物质两端。两块反射镜之间的距离为腔长。其中一个镜面反射率接近100%，称为全反镜；另一个镜面反射率稍低些，激光由此镜输出，故称输出镜。 （2）工作原理： 谐振腔中包含了能实现粒子数反转的激光工作物质。它们受到激励后，许多原子将跃迁到激发态。但经过激发态寿命时间后又自发跃迁到低能态，放出光子。其中，偏离轴向的光子会很快逸出腔外。只有沿着轴向运动的光子会在谐振腔的两端反射镜之间来回运动而不逸出腔外。这些光子成为引起受激发射的外界光场。促使已实现粒子数反转的工作物质产生同样频率、同样方向、同样偏振状态和同样相位的受激辐射。这种过程在谐振腔轴线方向重复出现，从而使轴向行进的光子数不断增加，最后从部分反射镜中输出。所以，谐振腔是一种正反馈系统或谐振系统，具有很好的准直，选频和放大功能。 （3）种类：图2 谐振腔的种类 按组成谐振腔的两块反射镜的形状以及它们的相对位置，可将光学谐振腔区分为：平行平面腔，平凹腔，对称凹面腔，凸面腔等。平凹腔中如果凹面镜的焦点正好落在平面镜上，则称为半共焦腔；如果凹面镜的球心落在平面镜上，便构成半共心腔。对称凹面腔中两块反射球面镜的曲率半径相同。如果反射镜焦点都位于腔的中点，便称为对称共焦腔。如果两球面镜的球心在腔的中心，称为共心腔。 如果光束在腔内传播任意长时间而不会逸出腔外，则称该腔为稳定腔（满足，否则称为不稳定腔（满足1?g1.g2或0?g1.g2）。上述列举的谐振腔都属0?g1.g2?1） 稳定腔。 （4）本实验中的激光谐振腔： 本实验采用的是外腔式钕玻璃激光器。外腔式激光器的两个反射镜是放在激光棒的外侧，长度可调，频率可变，在激光棒的两侧按一定的角度贴有布儒斯特窗片。由于布儒斯特窗对p 偏振分量具有100%的透过率，从而输出线偏光。 2、激光倍频 (1)非线性光学基础 极化强度矢量和入射长的关系为： p??(1)e??(2)e2??(3)e3??（1） ……分别是线性极化率，二阶非线性极化率，三阶非线性极化率……，?(2) ，?(1)，?(3)，且每加一次极化，?值减小七八个数量级。在入射光场比较小的时候，?

实验室化学固体废物处置安全规范

实验室化学固体废物处置安全规范 1、实验室化学固体废物定义 本规范中的实验室化学固体废物是指在实验室所产生的各类危险化学固态废物，包括：1）固态、半固态的化学品和化学废物；2）原瓶存放的液态化学品；3）化学品的包装材料；4）废弃玻璃器皿。以下简称为固废。 2、固废的包装材料 1）实验室自行准备大小合适、中等强度的包装材料（如纸箱、编织袋等）。 2）包装材料要求完好、结实、牢固；纸箱要求底部加固。 3、包装贴标 1）收集固废前，先在收集纸箱或编织袋贴上《实验室化学固体废物清单》。 2）按要求填写产生固废的实验房间、联系人及其联系电话。 4、固废的收集 1）分类收集： A.瓶装化学品和空瓶：确保瓶体上标签完好，原标签破损的须补上标签，瓶 盖旋紧后竖直整齐放入纸箱；瓶装化学品、空瓶须分别装箱收集； B.其他化学品和化学固废：用塑料袋分装并扎好袋口，在塑料袋上贴上标签 并写上固废名称和成份，袋口朝上放入纸箱或编织袋内； C.玻璃器皿：放入纸箱内； D.以上三类不能混放。 2）作好记录：按要求在《实验室化学固体废物清单》上做相应记录。 3）停止收集：以纸箱和编织袋能密封为限，瓶装化学品和空瓶不能叠放，每袋或每箱重量不能超过50公斤。 5、固废的存放 1）固废收集满后，须在学院实验室废物处置联系人处登记相关的废物信息。 2）必须存放在学院指定位置，严禁把固废存放在非工作人员易接触到的地方。 6、固废的处置 按照学校的统一部署和废弃物处置公司的要求进行固废的转运、记录和交接。7、其它注意事项 剧毒、可易燃、强腐蚀性或有其它特殊问题的化学固废必须贴上相应的标志，且单独存放；对来源和组成不明的废弃化学品也应贴上标志后单独存放；其它类别的实验室危险废物处理按照《重庆大学实验室废弃物管理办法》（重大校[2012]392号）第十二条执行。

专业物理实验一

《物理专业实验一》课程教学大纲一、课程分析

二、教学内容及基本要求 教学重点： 1、密立根油滴实验中，要求学生掌握测定电子电荷值的两种方法。 2、利用单探针和双探针法来测定等离子体的各项参量。 3、掌握太阳能电池的暗态特性和太阳能电池的负载特性。 4、学会用平行光管测量凸透镜的焦距；会用平行光管测定鉴别率。。 5、测定氩原子的第一激发电位；了解在研究原子内部能量量子化问题时所 使用的基本方法。 教学难点： 1、掌握晶体电光调制的原理和实验方法；学会利用实验装置测量晶体的半 波电压，计算晶体的电光系数。 2、掌握四象限探测器的原理，将其应用于目标定向。 3、掌握LED和LD的工作原理和基本特性；掌握LED/LD的P-I（功率- 电流）特性和V-I（电压-电流）特性，并计算阈值电流和微分量子效率；掌握温度对阈值电流和输出功率的影响；LD/LED发光原理及它们之间的区别、LD/LED特性的测试方法及意义。 4、掌握全息照相的基本原理以及静物全息照相的拍摄方法，了解再现全息 物象的性质和方法。 实验教学目标与技能要求： 1、掌握近代物理学发展史上具有典型性和重要作用的实验。 2、掌握近代物理中某些主要领域的基本实验方法与技术。 3、熟悉掌握相关仪器的使用及CCD、计算机等现代技术。 4、培养学生理论与实际相结合，综合理论应用及创新精神。 5、培养学生阅读，查阅参考资料，拟订实验方案，选配测量仪器。 6、观察分析现象，独立操作，判断实验中尚存的问题。 7、巩固和加强有关数据处理，误差分析等方面的训练。 实验内容与学时分配： 实验项目一： 1、实验项目名称：TD-1太阳能电池特性试验

半导体激光器P-I特性测试

实验一 半导体激光器P-I 特性测试实验 一、 实验目的 1. 学习半导体激光器发光原理和光纤通信中激光光源工作原理 2. 了解半导体激光器平均输出光功率与注入驱动电流的关系 3. 掌握半导体激光器P （平均发送光功率）-I （注入电流）曲线的测试方法 二、 实验仪器 1. ZY12OFCom13BG 型光纤通信原理实验箱 1台 2. 光功率计 1台 3. FC/PC-FC/PC 单模光跳线 1根 4. 万用表 1台 5. 连接导线 20根 三、 实验原理 半导体激光二极管（LD ）或简称半导体激光器，它通过受激辐射发光，（处于高 能级E 2的电子在光场的感应下发射一个和感应光子一模一样的光子，而跃迁到低能级E 1，这个过程称为光的受激辐射，所谓一模一样，是指发射光子和感应光子不仅频率相同，而且相位、偏振方向和传播方向都相同，它和感应光子是相干的。）是一种阈值器件。由于受激辐射与自发辐射的本质不同，导致了半导体激光器不仅能产生高功率（≥10mW ）辐射，而且输出光发散角窄（垂直发散角为30～50°，水平发散角为0～30°），与单模光纤的耦合效率高（约30％～50％），辐射光谱线窄（Δλ＝0.1～1.0nm ），适用于高比特工作，载流子复合寿命短，能进行高速信号（>20GHz ）直接调制，非常适合于作高速长距离光纤通信系统的光源。 对于线性度良好的半导体激光器，其输出功率可以表示为 P e ＝)(2th D I I q -ηω （1-1） 其中int int a a a mir mir D +=ηη，这里的量子效率η int ，表征注入电子通过受激辐射转化为光 子的比例。在高于阈值区域，大多数半导体激光器的ηint 接近于1。 1-1式表明，激光输出功率决定于内量子效率和光腔损耗，并随着电流而增大， 当注入电流I>I th 时，输出功率与I 成线性关系。其增大的速率即P-I 曲线的斜率，称为斜率效率 D e q dI dP ηω2 = （1-2） P-I 特性是选择半导体激光器的重要依据。在选择时，应选阈值电流I th 尽可能小， I th 对应P 值小，而且没有扭折点的半导体激光器，这样的激光器工作电流小，工作稳定性高，消光比（测试方法见实验四）大，而且不易产生光信号失真。并且要求P-I 曲线的斜率适当。斜率太小，则要求驱动信号太大，给驱动电路带来麻烦；斜率太大，则会出现光反射噪声及使自动光功率控制环路调整困难。半导体激光器具有高功率密度和极高量子效率的特点，微小的电流变化会导致光功率输出变化，是光纤通信中最重要的一种光源，半导体激光器可以看作为一种光学振荡器，要形成光的振荡，就必须要有光放大机制，也即激活介质处于粒子数反转分布，而且产生的增益足以抵消所

固体废物处理与处置实验指导书

固体废物处理与处置实验指导书

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《固体废物处理与处置》实验指导书 实验一植物残渣的综合利用（木质陶瓷化)（4个学时） 一实验目的 以麦秸、稻草、木屑、甘蔗渣等为原料, 采用破碎、混合、浸渍、热压成型、烧结等工艺制备出木质陶瓷,制备出了各温度点下的木质陶瓷,对其密度、气孔率、强度、电阻率等性能进行测试,对其性能特征、形成机理及规律进行分析研究。初步展示了原料配比、酚醛树脂浓度、温度等参数对整个制备过程及木质陶瓷性能的影响。实验结果证明了通过该工艺用麦秸或甘蔗渣等制备木质陶瓷的可行性, 同时也表明粘结剂和烧结温度对木质陶瓷性能影响很大，实验为麦秸、甘蔗渣等植物残渣的利用开辟了新的途径。为木质陶瓷的研究开辟了新的方向和空间。 通过实验,让学生掌握《固体废物处理与处置》课程中的收集、干燥、破碎、筛分、压实、浸渍、热处理等处理与处置工艺，熟悉基本过程,制备出试验样品，了解密度、气孔率、强度、电阻率等性能的测试原理与方法。 二实验原理 木质陶瓷由日本青森工业试验场的冈部敏弘和斋藤幸司于1990年开发,是一种采用木材(或其它木质材料)在热固性树脂中浸渍后真空碳化而成的新型多孔质碳素材料，其中的木质材料烧结后生成软质

无定形碳，树脂生成硬质玻璃。 木质陶瓷最初用天然木材制造,但由于原木及制品存在轴向、径向、切向上的不均匀性和各向异性、烧结尺寸精度低等问题，后多采用中质纤维板(MDＦ,一般气干比重0.7ｇ/cm3左右,含水８％左右),这样，原料基本上只有板面与板厚方向的性质区别。甲醛树脂在木制品中广泛应用, 木质陶瓷制备中常选用其中的酚醛树脂，这多出于它价格低廉、合成方便, 而且游离甲醛较少, 燃烧后只生成CＯ2和H2O，具有环境协调性。浸渍时常采用低压超声波技术以提高浸渍率及其均匀性。碳化过程中伴随有复杂的脱水、油蒸发、纤维素碳链切断、脱氢、交联和（碳)晶型转变等反应变化机理及控制利用是值得深入研究的。一般来说,木材在400℃左右形成芳香族多环，而后缓慢分解为软质无定形碳,树脂5０0℃以上分解为石墨多环而后形成硬质玻璃碳。玻璃碳以其硬质贝壳状断口而命名，其基本结构为层状碳围绕纳米级间隙混杂排列的三维微孔构造，既有碳素材料的耐热、耐腐蚀、高热导率、导电性, 也具有玻璃的高强度、高硬度、高杨氏模量、均质性和对气体的阻透性。2０0０℃以上试样基本全部碳化。激光加工因有高精度的突出优点而受到重视。其中脉冲式CO2激光器对木质陶瓷断续加热,热应力较小, 能避免加工裂纹的出现，是有前景的木质陶瓷加工工具。 木质陶瓷的残碳率、硬度、强度、杨氏模量和断裂韧性都随含浸率或烧结温度的提高而增加。现有木质陶瓷的断裂韧性很低, 约在0.１5~0.3MPａ?ｍ1/2的范围，与冰相似, 但其断裂应变随浸渍率及烧结温度的降低而升高, 为1~1０%左右, 远高于冰、水泥、SiC等脆

3晶体的电光效应与电光调制_实验报告

晶体的电光效应与光电调制 实验目的： 1) 研究铌酸锂晶体的横向电光效应，观察锥光干涉图样，测量半波电压； 2) 学习电光调制的原理和试验方法，掌握调试技能； 3) 了解利用电光调制模拟音频通信的一种实验方法。 实验仪器： 1) 晶体电光调制电源 2) 调制器 3) 接收放大器 实验原理简述： 某些晶体在外加电场的作用下，其折射率将随着外加电场的变化而变化，这种现象称为光电效应。晶体外加电场后，如果折射率变化与外加电场的一次方成正比，则称为一次电光效应，如果折射率变化与外加电场的二次方成正比，则称为二次电光效应。晶体的一次光电效应分为纵向电光效应和横向电光效应 1、 电光调制原理 1) 横向光电调制 如图 入射光经过起偏器后变为振动方向平行于x 轴的线偏振光，他在晶体感应轴x ’,y’上的投影的振幅和相位均相等，分别设为 wt A e x cos 0'=wt A e y cos 0'= 用复振幅表示，将位于晶体表面（z=0）的光波表示为A E x =)0('A E y =)0(' 所以入射光的强度为22 '2 '2)0()0(A E E E E I y x i =+=?∝ 当光通过长为l 的电光晶体后，x’,y’两分量之间产生相位差A l E x =)('δi y Ae l E -=)(' 通过检偏器出射的光，是这两个分量在y 轴上的投影之和

() 12 45cos )()('0-= ?=-δ δi i y y e A e l E E 其对应的输出光强I t 可写为()()[] 2 sin 2*2200δ A E E I y y t =?∝ 由以上可知光强透过率为2 sin 2δ==i t I I T 相位差的表达式()d l V r n l n n y x 223 0'' 22λ π λ π δ= -= 当相位差为π时?? ? ??= l d r n V n 223 02λ 由以上各式可将透过率改写为()wt V V V V V T m sin 2sin 2sin 02 2 +==π π π π可以看出改变V0或 Vm ，输出特性将相应变化。 1) 改变直流电压对输出特性的影响 把V0=Vπ/2带入上式可得 ()?? ???? ???? ??+=+==wt V V wt V V V V V T m m sin sin 121sin 2sin 2sin 02 2 πππππ π 做近似计算得?? ???????? ??+≈ wt V V T m sin 121ππ 即T ∝Vmsinwt 时，调制器的输出波形和调制信号的波形频率相同，即线性调制 如果Vm ＞Vπ，不满足小信号调制的要求，所以不能近似计算，此时展开为贝塞尔函数，即输出的光束中除了包含交流信号的基波外，还有含有奇次谐波。由于调制信号幅度比较大，奇次波不能忽略，这时，虽然工作点在线性区域，但输出波形依然会失真。

激光谐振腔与倍频实验

激光谐振腔与倍频实验 A13组03光信息陆林轩033012017 实验时间：2006-4-25 [实验目的和内容] 1、学习与掌握工作物质端面呈布儒斯特角的钕玻璃激光器的调节，以获得激光红外输出。 2、掌握腔外倍频技术，并了解倍频技术的意义。 绿色光的输出情况。 3、观察倍频晶体0.53m [实验基本原理] 1、激光谐振腔 光学谐振腔是激光器的重要组成部分，能起延长增益介质的作用（来提高光能密度），同时还能控制光束的传播方向，对输出激光谱线的频率、宽度、和激光输出功率、等都产生很大的影响。 图1 激光谐振腔示意图 （1）组成： 光学谐振腔是由两个光学反射镜面组成、能提供光学正反馈作用的光学装置，如图1所示。两个反射镜可以是平面镜或球面镜，置于激光工作物质两端。两块反射镜之间的距离为腔长。其中一个镜面反射率接近100%，称为全反镜；另一个镜面反射率稍低些，激光由此镜输出，故称输出镜。 （2）工作原理： 谐振腔中包含了能实现粒子数反转的激光工作物质。它们受到激励后，许多原子将跃迁到激发态。但经过激发态寿命时间后又自发跃迁到低能态，放出光子。其中，偏离轴向的光子会很快逸出腔外。只有沿着轴向运动的光子会在谐振腔的两端反射镜之间来回运动而不逸出腔外。这些光子成为引起受激发射的外界光场。促使已实现粒子数反转的工作物质产生同样频率、同样方向、同样偏振状态和同样相位的受激辐射。这种过程在谐振腔轴线方向重复出现，从而使轴向行进的光子数不断增加，最后从部分反射镜中输出。所以，谐振腔是一种正反馈系统或谐振系统，具有很好的准直，选频和放大功能。 （3）种类：

图2 谐振腔的种类 按组成谐振腔的两块反射镜的形状以及它们的相对位置，可将光学谐振腔区分为：平行平面腔，平凹腔，对称凹面腔，凸面腔等。平凹腔中如果凹面镜的焦点正好落在平面镜上，则称为半共焦腔；如果凹面镜的球心落在平面镜上，便构成半共心腔。对称凹面腔中两块反射球面镜的曲率半径相同。如果反射镜焦点都位于腔的中点，便称为对称共焦腔。如果两球面镜的球心在腔的中心，称为共心腔。 如果光束在腔内传播任意长时间而不会逸出腔外，则称该腔为稳定腔（满足120.1g g <<） ，否则称为不稳定腔（满足12121..g g g g <<或0）。上述列举的谐振腔都属稳定腔。 （4）本实验中的激光谐振腔： 本实验采用的是外腔式钕玻璃激光器。外腔式激光器的两个反射镜是放在激光棒的外侧，长度可调，频率可变，在激光棒的两侧按一定的角度贴有布儒斯特窗片。由于布儒斯特窗对P 偏振分量具有100%的透过率，从而输出线偏光。 2、激光倍频 (1)非线性光学基础 极化强度矢量和入射长的关系为： (1)(2)2(3)3P E E E χχχ=+++ （1） (1)χ，(2)χ ，(3)χ，……分别是线性极化率，二阶非线性极化率，三阶非线性极化率……，且每加一次极化，χ值减小七八个数量级。在入射光场比较小的时候，(2) χ ，(3) χ 等极小， P 与E 成线性关系。当入射光场较强时，体现出非线性。只有在具有非中心对称的晶体中才 可以观测到二阶非线性效应。二阶效应可用于实现倍频、和频、差频和参量震荡过程。其中二倍频技术是最基本，利用最广泛的一种技术。本实验就是要观测倍频技术。 (2)相位匹配及实现方法 除了要光强比较大还要实现相位匹配，才可以获得好的倍频效果。由倍频转换率公式：