El propósito y la importancia de la investigación óptica de doble frecuencia basada en láseres de bomba semiconductores

El láser verde de 532 nm bombeado por semiconductores tiene las ventajas de longitud de onda corta, alta energía de fotones, tamaño pequeño, alta eficiencia, alta confiabilidad, larga vida útil, larga distancia de transmisión en el agua y sensibilidad al ojo humano. Durante años, ha desempeñado un papel extremadamente importante en los campos de la tecnología de espectroscopia, medicina láser, almacenamiento de información, impresión en color, comunicaciones submarinas, etc., convirtiéndose así en un punto de investigación en varios países. El láser verde de 532 nm bombeado por semiconductores es adecuado para experimentos ópticos no lineales en la enseñanza de la física moderna en las universidades. Este experimento utiliza el láser semiconductor Nd 3: YVO 4 bombeado como objeto de investigación. El cristal de duplicación de frecuencia KTP se inserta en la cavidad del láser para generar luz de duplicación de frecuencia de 532 nm. Se observa el fenómeno de duplicación de frecuencia y se observan parámetros básicos como la frecuencia. Se miden la eficiencia de duplicación y el ángulo de coincidencia de fases.

1. Propósito del experimento

1. Dominar el método básico de ajuste de la trayectoria óptica, observar el modo transversal, medir la relación entre la luz infrarroja de salida y la energía de la bomba. la eficiencia de la pendiente y el umbral;

2. Mida la relación cambiante entre la corriente de inyección y la potencia de salida del láser semiconductor, y comprenda el principio del láser y la duplicación de frecuencia y otras tecnologías láser.

2. Principio Experimental

La interacción entre la luz y la materia se puede atribuir a la interacción entre la luz y los átomos. Desde la perspectiva de la teoría cuántica de la interacción entre la radiación y los átomos, Einstein propuso que en condiciones de equilibrio existen tres tipos de procesos de interacción: absorción estimulada, emisión estimulada y emisión espontánea.

Supongamos que un átomo tiene una energía del estado fundamental de E 1 y una energía del primer estado excitado de E 2, como se muestra en la Figura 1. Si un átomo comienza en el estado fundamental, el estado del nivel de energía del átomo permanecerá sin cambios cuando no incidan fotones externos. Si incide un fotón con energía 2121hv E E =-, el átomo absorberá el fotón y pasará al primer estado excitado. La transición de un átomo debe cumplir con la regla de selección de transición, es decir, la energía del fotón incidente 21hv puede ser absorbida cuando el intervalo de niveles de energía del átomo es 21E E - (para simplificar la descripción, se supone aquí que la emisión espontánea es monocromática).

La vida útil de los estados excitados es muy corta. Cuando no se ven afectados por el mundo exterior, volverán espontáneamente al estado fundamental y emitirán fotones. La radiación espontánea no tiene nada que ver con efectos externos. Dado que la radiación de los átomos es espontánea e independiente, la dirección de emisión y la fase inicial de los fotones emitidos por diferentes átomos son aleatorias y diferentes, como se muestra en la Figura 2.

Si incide un fotón con energía 2121hv E E =-, el átomo generará nuevos fotones bajo la excitación de este fotón, lo que provocará una emisión estimulada. Como se muestra en la Figura 3, emisión estimulada La frecuencia, emisión. La dirección, el estado de polarización y la fase inicial del fotón emitido son exactamente los mismos que los del fotón externo. El láser se produce mediante el proceso de emisión estimulada de radiación.