固体激光原理与技术综合实验
半导体泵浦固体激光器（Diode-Pumped solid-state Laser，DPL），是以激光二极管
（LD）代替闪光灯泵浦固体激光介质的固体激光器，具有效率高、体积小、寿命长等一系列优点，在光通信、激光雷达、激光医学、激光加工等方面有巨大应用前景，是未来固体激光器的发展方向。本实验的目的是了解并掌握半导体泵浦固体激光器的工作原理、构成和调试技术，以及调Q、倍频等激光技术的原理和应用。
实验一 半导体泵浦光源特性测量实验
【实验目的】
1．掌握半导体泵浦激光器的原理 2．掌握半导体泵浦激光器的使用方法 【实验仪器】
半导体泵浦激光器、激光功率计、机械调整部件 【实验原理】
上世纪80年代起，生长半导体激光器（LD）技术得到了蓬勃发展，使得LD的功率和效率有了极大的提高，也极大地促进了DPSL技术的发展。与闪光灯泵浦的固体激光器相比，DPSL的效率大大提高，体积大大减小。在使用中，由于泵浦源LD的光束发散角较大，为使其聚焦在增益介质上，必须对泵浦光束进行光束变换（耦合）。泵浦耦合方式主要有端面泵浦和侧面泵浦两种，其中端面泵浦方式适用于中小功率固体激光器，具有体积小、结构简单、空间模式匹配好等优点。侧面泵浦方式主要应用于大功率激光器。本实验采用端面泵浦方式。端面泵浦耦合通常有直接耦合和间接耦合两种方式，如下：（图1） 直接耦合：将半导体激光器的发光面紧贴增益介质，使泵浦光束在尚未发散开之前便被增益介质吸收，泵浦源和增益介质之间无光学系统，这种耦合方式称为直接耦合方式。直接耦合
方式结构紧凑，但是在实际应用中较难实现，并且容易对LD造成损伤。 间接耦合：指先将半导体激光器输出的光束进行准直、整形，再进行端面泵浦。 本实验采用间接耦合方式，间接耦合常见的方法有三种，如下： a 组合透镜系统耦合：用球面透镜组合或者柱面透镜组合进行耦合。
b 自聚焦透镜耦合：由自聚焦透镜取代组合透镜进行耦合，优点是结构简单，准直光斑的大小取决于自聚焦透镜的数值孔径。
c 光纤耦合：指用带尾纤输出的LD进行泵浦耦合，优点是结构灵活。
本实验先用光纤柱透镜对半导体激光器进行快轴准直，压缩发散角，然后采用组合透镜对泵浦光束进行整形变换，各透镜表面均镀对泵浦光的增透膜，耦合效率高。本实验的压缩和耦合如（图 2）所示
LD激光晶体1.LD组合透镜2. 激光晶体LD自聚焦透镜激光晶体3. LD光纤4. 激光晶体
图 1 半导体激光泵浦固体激光器的常用耦合方式 1.直接耦合 2.组合透镜耦合 3.自聚焦透镜耦合
4.光纤耦合
快轴准直光纤微透镜电源TEC和LD散热片耦合系统Nd:YAG
图 2 本实验LD光束快轴压缩耦合泵浦简图
【仪器调节步骤】
1、808nm半导体泵浦光源的I-P曲线测量
图3 半导体泵浦光源I-P测试的光路实物图
如实物照片（图3），将808nm半导体泵浦光源固定于谐振腔光路导轨座的右端，将功率计探头放置于其前端出光口处并靠近，调节其工作电流从零到最大，依次记录对应的电源电流示数I和功率计读取的功率读数P，填入下表，并且做出I-P曲线，研究阈值关系。
泵浦电流（ A ） 泵浦功率（W）