Материал: Sb95840

татов регистрации щелкнуть правой кнопкой мыши в любом месте окна Iλ = f(λ) и выбрать необходимый вариант сохранения спектра. Вариант сохранения “файл SPE” предоставляет возможность дальнейшей обработки спектра, в т. ч. расчет истинных спектров излучения. При сохранении информации в формате “файл SPE” нужно сначала указать имя спектра, которое будет использоваться при его дальнейшей обработке, а потом выбрать файл, в который будет осуществляться сохранение.

При сохранении только изображения спектра (картинки) в появившемся диалоговом окне нужно указать имя сохраняемого файла.

Поле 4 отображает состояние устройства: “Готово”, “Переход на начальную длину волны”, “Регистрация спектра”, “Не обнаружено устройство”, “Контроллер ШД не найден”.

Кнопка “Настройки” (5) – выбор параметров регистрации.

Кнопка “STOP” (6) – отмена операций, переход в режим ожидания. Кнопка “Выход” (7) – закрытие программы с сохранением настроек. После регистрации и сохранения всех необходимых спектров произво-

дится их обработка. Главное окно программы обработки спектров содержит меню из трех пунктов: “Файл”, “Спектр” и “Вид”.

1. Пункт главного меню “Файл” содержит 7 команд:

1) “Открыть” – загрузка спектра, сохраненного в файле *.SPE;

2) “Открыть таблицу значений” – ,загрузка в программу зависимости в виде таблицы значений координат λ и f(λ);

3) “Сохранить” – сохранение выбранного спектра в файл *.SPE;

4) “Сохранить как изображение” – сохранение в файл *.bmp изображения спектра (спектров) с экрана;

5) “Сохранить таблицу значений” – сохранение спектра в виде таблицы значений в формате “длина волны – интенсивность”;

6) “Печать” – распечатка текущего изображения на экране;

Список загру-

7) “Выход” – закрывает программу. женных спектров 2. Пункт главного меню “Спектр” содержит список названий загружен-

ных спектров. При выборе одного из пунктов меню “Спектр” выводится диалоговое окно операций с названием выбранного спектра (рис. 1.3).

Кнопки, находящиеся в поле 1, обеспечивают выбор операций со спектром: сложение, вычитание, деление, умножение и вычитание из единицы. При нажатии на одну из четырех первых операционных кнопок появляется

11

меню, предлагающее пользователю выбрать второй спектр, который будет являться вторым слагаемым, вычитаемым и т. д. При нажатии на кнопку “1–” операция вычитания из единицы осуществляется со спектром, выбранным из меню “Спектр” при вызове окна операций. После проведения любой операции результат отображается в виде нового спектра.

Поле 2, отображающее название файла спектра, используется для работы со спектром внутри программы. Для изменения названия спектра необходимо щелкнуть левой кнопкой мыши по полю, ввести новое название, после чего нажать клавишу “ENTER”.

2

3

Рис. 1. 3. Окно операций с выбранным спектром

Толщина отображающей линии выбирается в меню 3. Для изменения цвета отображающей линии щелкнуть правой кнопкой мыши по цветовому полю 4, выбрать нужный цвет из списка и нажать “ОК”. Кнопка “Удалить” удаляет выбранный спектр из памяти программы. При нажатии на кнопку “OK” настройки применяются к выбранному спектру. Кнопка “Отмена” закрывает диалоговое окно без сохранения изменений.

3.Пункт главного меню “Вид” включает две команды:

1)“Нормировка” – приведение к единице максимальных значений отображаемых спектров, различающихся по интенсивности;

2)“Показывать имя спектра” – включение и отключение отображения списка имен загруженных спектров в главном окне программы обработки.

Вся необходимая обработка зарегистрированных и сохраненных спектров осуществляется с помощью программы обработки или вручную. Истинные спектры излучения вычисляются делением экспериментальных редуцированных спектров на спектр относительной спектральной чувствительно-

сти монохроматора νмхр = f (λ).

Основой электрической части установки является регулируемый блок

12

питания инжекционного полупроводникового лазера (рис. 1.4). Регулировка тока лазера в пределах 0.1...0.6 А осуществляется с помощью потенциометров R3–R5 и контролируется встроенным в лицевую панель амперметром. Падение напряжения U на полупроводниковом лазере определяется его вольт-амперной характеристикой (рис. 1.5) и изменяется в пределах 3…4 В при изменении тока I. Потребляемая лазером мощность накачки составляет при этом P = UI.

R3 R4 R5

R1 R2

–

Блок

питания

мА

Рис. 1.4. Электрическая схема лабораторной установки

U, В

Рис. 1.5. ВАХ полупроводникового лазера

Контроль температуры θ (◦С) лазера (радиатора) осуществляется с помощью пирометра, снабженного цифровым регистрирующим устройством. Для получения достоверных результатов пирометр необходимо устанавливать на фиксированном расстоянии порядка 100 мм и нажав кнопку регистрации, удерживать ее в течение 3…5 с.

13

Порядок выполнения работы

1.Ознакомиться с лабораторной установкой. Установить ручки потенциометров, регулирующих ток накачки, в крайнее левое положение против часовой стрелки, соответствующее минимальному току.

2.Убедиться, что блок питания полупроводникового лазера выключен, а его регуляторы установлены в положения: выходное напряжение – 6.6 В; выходной ток – 0.63 А.

3.В присутствии преподавателя включить управляющий компьютер, цифровой микроамперметр и блок питания лазера.

4.Установив ток накачки I = 400 мА в течение 10…12 мин, снять временные зависимости мощности излучения лазера P = f(t), температуры радиатора θ = f(t).

5.Установить ток накачки I = 100 мА, выждать 3 мин и снять токовую зависимость мощности излучения лазера P = f(I) в диапазоне изменения токов 100…600 мА. В процессе регистрации зависимости P = f(I) при достиже-

нии значения тока фотодиода Iфд = 300 мкА установить на фотоприемник ослабляющий фильтр с K = 18. При регистрации ватт-амперной характеристики необходимо учитывать тепловую инерционность лазера, обеспечивая в каждой точке выдержку не менее 1.5...2 мин.

6.Удалить из зоны лазерного пучка фотодиод и установить экран на таком расстоянии L от ИППЛ, чтобы расходящийся пучок умещался на экране.

7.В диапазоне изменения токов 100…600 мА зарегистрировать характерные распределения интенсивности излучения в поперечном сечении лазерного пучка. Для двух-трех токов зарегистрировать размеры a и b (см. рис. 1.1) по проекции лазерного пучка на экране.

8.Убрать экран из зоны лазерного пучка.

9.С помощью дифракционного монохроматора исследовать спектральные зависимости плотности мощности от длины волны I = f (λ) для нескольких токов накачки: 200, 250, 300, 400 мА. При регистрации спектральных функций при каждом токе делать выдержку не менее 1.5...2 мин и фиксировать ширину спектральной линии на половинном уровне интенсивности, амплитуду линии и длину волны, соответствующую максимуму линии.

10.В присутствии преподавателя установить перед ИППЛ фокусирующую мини-линзу в положение минимальной расходимости (z = f) и при токе

14

I = 300 мА измерить диаметр лазерного пучка на выходе ИППЛ d1 и диаметр d2 на экране, удаленном на расстояние L. Вращая держатель линзы, зарегистрировать зависимости размеров a = f (z) и b = f (z), фиксируя значения a и b через пол-оборота (0.25 мм) держателя.

Содержание отчета

1.Цель, содержание работы, оптическая и электрическая схемы лабораторной установки.

2.Таблицы и графики всех экспериментальных зависимостей: P = f(t),

P= f(I), θ = f(t).

3.Картины распределения интенсивности излучения в поперечном сечении пучка при нескольких токах.

4.Графики спектральных функций излучения ИППЛ при исследованных

токах.

5.Рассчитанные значения собственных углов расходимости излучения

ИППЛ в плоскости, параллельной θ= и перпендикулярной θ p–n-переходу.

6.Зависимости плотности мощности в поперечном сечении лазерного пучка от положения фокусирующей линзы I = f (z).

7.Таблицы и графики расчетных зависимостей θ= = f (z) и θ = f (z).

8.Расчет и график зависимости КПД ИППЛ η = Р / Pнак = f (I) в предпо-

ложении, что мощность накачки определяется как Pнак = UI.

9.Выводы по работе. Протокол испытаний.

2.ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАЦИИ ВТОРОЙ ГАРМОНИКИ ТВЕРДОТЕЛЬНОГО ЛАЗЕРА С ДИОДНОЙ НАКАЧКОЙ

Цель работы – исследование процесса нелинейно-оптического формирования второй гармоники твердотельного лазера с накачкой излучением инжекционного полупроводникового лазера.

Основные положения. Для нелинейной оптики характерна зависимость оптических параметров того или иного вещества от интенсивности падающего излучения. Типичным примером нелинейно-оптического эффекта, который нашел широкое практическое применение, может служить генерация второй гармоники лазерного излучения.

15