安泰高压放大器在环型谐振腔研究中的应用

实验名称：环型谐振腔的优化

测试设备：高压放大器、信号发生器、示波器、半导体激光器、光学隔离器、锁相放大器、比例积分器、探测器、压电陶瓷等。

实验过程：

图1：环型腔的实验装置图（其中实线代表光路，虚线代表电路）

实验装置如图1所示，实验中首先将由信号发生器产生的30Hz左右的三角波通过高压放大器放大成高压扫描信号，加在倍频腔的压电陶瓷上扫描倍频腔的腔长，在示波器上观察由透射出来的基频光的透射峰。调节匹配透镜的位置，焦距的大小，环型腔腔镜的角度以及腔长，对倍频腔进行模式匹配。

微调M2下面的一维平移架，逐渐拉长腔长，同时微调各腔镜，当示波器监视的红外模式变为“正弦波”时，调节装载的五维架下面的一维平移架，将晶体PPKTP推进环型腔，再经过同上述一样的步骤，微调匹配透镜，腔镜，直至晶体腔的监视模式达到最佳状态，实验得到晶体腔最佳模式匹配效率为87%。

图2：426nm的蓝光功率随温度的变化关系

匹配好晶体腔的模式后，利用自制的控温仪对的温度进行扫描，在示波器上监视倍频产生的蓝光功率，搜索的最佳匹配温度，实验结果如图2所示。

倍频腔匹配好之后，将锁相放大器提供的高频调制信号加到半导体激光器的主激光器电流上，这时候在示波器上观察852nm的透射峰，可以看到透射峰有明显的快速抖动证明，此时调制信号己经成功的加到激光器上了。

将探测器探测到的红外谱线输入到锁相放大器的输入端口。在锁相放大器内部，这个输入信号会与锁相放大器内部的调制信号相乘，经过滤波得到倍频腔的鉴频信号，由锁相放大器的输出端口输出，实验中仔细调节锁相放大器的初始位相、调制频率、调制幅度、时间常数、灵敏度等参数，希望获得信噪比高的鉴频信号。

调好鉴频信号后降低高压放大器的偏置和增益，关掉信号发生器，将锁相放大器得到的误差信号通过PI送入高压放大器，然后缓慢手动搜索高压放大器的偏置和增益。

实验结果：

图3：产生的蓝光功率随泵浦功率的变化关系（三角形是直接测量得到的值；圆点代表考虑到输出镜的损耗的实际值；实线为理论值。）

图4：转换效率随泵浦功率的变化关系（三角形为测量值；实线为理论值。）

实验测得的蓝光功率以及倍频转换效率随泵浦光的变化如图3和图4所示。观察图3和图4会发现理论值与实验值在泵浦功率比较低时吻合的很好，但是当泵浦功率比较大时实验值与理论值有一些偏离。

总之，以PPKTP为倍频晶体，四镜环型腔为倍频腔，在输入藕合镜透射率为7.6%，环型腔腔长为516mm，两凹面镜间的距离为58mm，最佳匹配温度为318.3K时，从输出镜M2后测得了42mW的蓝光，考虑到M2的透射率为77.2%，实际得到的426nm的蓝光为54.4mW，倍频转换效率为40%。

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审核编辑 黄宇