2024年5月22日发(作者：库书艺)

实验十二

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~主笔

实验十二 雷射共振腔与固体雷射相关现象

一、实验目的：

1. 经由实验了解雷射(固态雷射)的各个组成组件，基本工作原理及特性。

2. 了解雷射共振腔纵模与横模。

二、实验内容：

1. 熟悉固态雷射的组成、实验仪器的操作。

2. 练习调出不同的横模。纪录横模变化。完成输入-输出特性图。

三、实验原理：

如上图所市，E1是基态，E2、E3和E4是激发态，其中E2和E4能级的寿

命短而E3能级的寿命长。在外界作用下把基态E1上的粒子抽运到E4能级，然

后快速跃迁到E3能级。E3能级为雷射的上能级。在此能级，粒子停留的时间长，

故粒子数多。又由于E2能级的寿命短，处于E2能级粒子也很快通过自发辐射

到E1能级，所以E2能级的粒子少。这样，在E2和 E3能级间就形成粒子数反

转，n3>n2。由于四能阶系统实现粒子数反转的下能阶是E2，不像三能阶系统反

转的下能阶是E1，而在室温条件下E2能级的粒子数非常少，因而粒子数反转在

四能阶系统比三能阶系统容易实现。像钕玻璃雷射就是属于四能阶系统的激光

器。

激光器的三大部份为激活介质，供能系统和光学谐振腔。在本次时实验中激

活介质是钕离子。而供能系统由Semiconductor Laser提供，因为Nd;YVO4对

808nm波长吸收率最大。光学谐振腔由雷射增益介质中99.5%反射率的薄膜及

Output mirror所组成。

2024年5月22日发(作者：库书艺)

实验十二

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~主笔

实验十二 雷射共振腔与固体雷射相关现象

一、实验目的：

1. 经由实验了解雷射(固态雷射)的各个组成组件，基本工作原理及特性。

2. 了解雷射共振腔纵模与横模。

二、实验内容：

1. 熟悉固态雷射的组成、实验仪器的操作。

2. 练习调出不同的横模。纪录横模变化。完成输入-输出特性图。

三、实验原理：

如上图所市，E1是基态，E2、E3和E4是激发态，其中E2和E4能级的寿

命短而E3能级的寿命长。在外界作用下把基态E1上的粒子抽运到E4能级，然

后快速跃迁到E3能级。E3能级为雷射的上能级。在此能级，粒子停留的时间长，

故粒子数多。又由于E2能级的寿命短，处于E2能级粒子也很快通过自发辐射

到E1能级，所以E2能级的粒子少。这样，在E2和 E3能级间就形成粒子数反

转，n3>n2。由于四能阶系统实现粒子数反转的下能阶是E2，不像三能阶系统反

转的下能阶是E1，而在室温条件下E2能级的粒子数非常少，因而粒子数反转在

四能阶系统比三能阶系统容易实现。像钕玻璃雷射就是属于四能阶系统的激光

器。

激光器的三大部份为激活介质，供能系统和光学谐振腔。在本次时实验中激

活介质是钕离子。而供能系统由Semiconductor Laser提供，因为Nd;YVO4对

808nm波长吸收率最大。光学谐振腔由雷射增益介质中99.5%反射率的薄膜及

Output mirror所组成。