激光器1输出激光由分束镜BS1分为两束,一束由扫描F-P共焦腔和探测器D1监视其模式并由示波器记录。监视腔由两个曲率半径r=50mm,反射率R1.064>99.5%的凹面镜组成,自由光谱范围为1.5GHz,实测的精细度为240.另一束与激光器2输出的激光经50%分束镜BS2耦合拍频,50%分束镜输出的一束耦合光进入波长计,以测量两台激光器的输出波长,另一端口的输出光进入增益带宽为0~500MHz的探测器D2(型号为AnalogModules713A),探测光电流送入频谱分析仪(型号HP8890L)测量两台激光器输出激光的拍频信号。
标准具在它的自由光谱区100GHz内调谐时总会出现跳模现象并非连续可调。实验中发现激光频率随标准具的旋转角成阶跃性变化,它们阶跃间隔均约为13GHz.我们在分析激光频率随标准具的旋转角成跳跃性变化的起因时发现,调节/2波片和TGG晶体倾斜角对激光频率几乎不产生影响,但调节Nd∶YVO4晶体倾斜角激光频率发生变化。我们使用的Nd∶YVO4晶体尺寸为(3×3×5)mm,折射率3n=2.165,计算表明它的自由光谱范围约为13GHz,与实验测得对激光介质增益产生周期性调制的周期13GHz一致。当标准具粗调激光器到每一阶跃频率处,调节Nd∶YVO4晶体倾斜角,激光频率都可被连续调谐一个纵模间隔13GHz.我们换用了几家不同公司生产的Nd∶YVO2晶体,都镀不同标准具倾斜角所对应的激光输出波长。
由上述实验可以说明增益介质Nd∶YVO4晶体在腔内也有标准具的作用,虽然它两端面镀有对1064nm的减反膜,但剩余反射率还较大。
Nd∶YVO4晶体作为标准具它的自由光谱范围约为13GHz,正是其标准具效应对激光增益曲线产生周期性调制。标准具和Nd∶YVO4晶体透射曲线共同作用的激光增益曲线决定了标准具的调谐特性,Nd∶YVO4晶体透射曲线的线宽(约4GHz)小于标准具的线宽(约15GHz),当从小到大旋转标准具倾斜角时,标准具的纵模透射峰由低频向高频移动,当它的纵模透射峰与Nd∶YVO4晶体的某一纵模透射峰重合时,该频率处增益*大而*先起振,而当标准具的纵模透射峰逐渐偏离Nd∶YVO4晶体的纵模透射峰较远时,但还是Nd∶YVO4晶体的该纵模透射峰附近的频率增益*大,所以输出频率偏移较小,但输出功率降低较多。标准具的纵模透射峰继续向高频移动时,Nd∶YVO4晶体的下一个纵模频率处增益变为*大,因此激光输出频率跳跃到Nd∶YVO4晶体的下一个纵模频率。给出实验测得激光输出频率所对应的输出功率,小黑点为实验测得的在不同倾斜角处激光输出功率,虚线是由实验数据拟合出的输出功率曲线。
结论我们在实验上研究了LD泵浦的Nd∶YVO4单频环形激光器的频率调谐特性,利用Nd∶YVO4晶体自身的标准具作用,通过调节标准具及Nd∶YVO4晶体的倾斜角和谐振腔长,可以精确调谐激光频率,所获得的*大可调谐范围约100GHz.