Исследование генерации второй гармоники лазерного излучения. Исследование прохождений лазерного излучения через световод. Исследование внутренней модуляции газоразрядого лазера. Исследование электрооптического модулятора

Введение

          Лабораторные работы по дисциплине "Квантовые и оптоэлектронные приборы и устройства" выполняются бригадами студентов из 2-3 человек. К выполнению работ допускаются студенты, прошедшие инструктаж по правилам техники безопасности и неукоснительно соблюдающие их.

          Необходимой является регулярная предварительная подготовка к предстоящей работе и к защите предыдущей. Студенты, не подготовившиеся к работе или не представившие оформленный отчет по предыдущей работе, а также опоздавшие к началу занятий, к выполнению лабораторных работ не допускаются.

          Перед началом выполнения работы необходимо ознакомиться: с лабораторной установкой и расположением органов управления и измерительных приборов;  с дополнительными инструкциями и схемами, прилагаемыми  к  лабораторной  установке. Перед ее включением  необходимо: убедиться в исправности всех заземлений; проверить наличие и исправность светонепроницаемых ограждений и защитных очков, защитных диэлектрических средств; проверить исправность защитных блокировок.

          К работе можно приступать только с разрешения преподавателя после получения общего инструктажа на рабочем месте. Необходимо строго соблюдать меры предосторожности, исключающие возможность попадания прямого или отраженного лазерного излучения на человека.

          При проведении лабораторных работ ЗАПРЕЩАЕТСЯ:

- работать на лазерной установке одному человеку;

- нарушать  правила  и  порядок  проведения  работ,  изложенные  в  описании лабораторной установки;

- работать   при   неисправных   заземляющих   устройствах,  при отсутствующих или неисправных защитных средствах;

- визуально юстировать включенный лазер;

- вносить в зону лазерного пучка посторонние предметы.  

ВНИМАНИЕ!   Лабораторная   установка   включается   только   с  разрешения преподавателя.

Выключение лабораторной установки производится после    подписания протокола исследования.

          Индивидуальный письменный отчет по  работе должен содержать:

          1. Цель работы, изложение ее краткого содержания.

          2. Схему лабораторной установки с пояснением принципа ее работы.

          3. Таблицы и графики экспериментальных и расчетных зависимостей, примеры вычислений.

          4. Осциллограммы сигналов с указанием масштаба осей координат, картины распределения интенсивности световых волн, а также дополнительные данные, оговариваемые в разделах "Порядок выполнения работы".

          5. Выводы, в которых анализируются полученные экспериментальные результаты и причины возможного отличия их от теоретических закономерностей.

1. ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАЦИИ ВТОРОЙ ГАРМОНИКИ

 ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Цель работы. Исследовать процесс преобразования мощности основной гармоники лазера на иттриево-алюминиевом гранате (l_I = 1060 нм) в мощность второй гармоники (l_II = 530 нм) в непрерывном режиме и изучить зависимость эффективности этого преобразования от частоты модуляции при работе лазера в импульсном режиме.

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, служит генерация второй гармоники лазерного излучения.

Распространение оптического излучения в среде происходит в результате эффекта переизлучения. Он состоит в том, что при падении внешнего излучения  на вещество в области взаимодействия  происходит поляризация среды. Ее следствиями являются возникновение собственного излучения среды, поляризация соседних областей, новое собственное излучение среды и т. д. Степень поляризации среды, или электрический дипольный момент, наведенный в среде внешним излучением, определяется диэлектрической восприимчивостью среды a и значением напряженности электрического поля Е внешней волны: Р = a Е. При низких уровнях Е (линейная оптика) a ¹ f (E). В интенсивных пучках мощных лазеров напряженность Е световой волны возрастает до уровня напряженности электрического поля атома, что приводит к проявлению зависимости свойств среды от Е. В  частности,  в этих  условиях для изотропной среды a = f (E) =    = a_I + a_II Е + a_III Е² + …, где a_I,a_II, a_III – диэлектрические восприимчивости для первой, второй и третьей гармоник соответственно. Тогда выражение