碱蒸气激光半导体泵浦源谱宽压窄.pdf

这篇文档主要讨论的是碱蒸气激光半导体泵浦源的谱宽压窄技术，涉及的领域是半导体激光器的优化和光谱控制。文中提到的激光器型号为CS一780—020W一950，具有20瓦的最高输出功率，中心波长780纳米，输出谱宽2纳米，并配备有微柱透镜阵列以实现快轴准直。这种激光器的发光元面积为1毫米乘1000微米，输出端面镀有剩余反射率小于0.5的增透膜。 实验中使用了平面全息衍射光栅、半波片和镀金平面镜，这些元件均来自Thorlabs公司。光栅的刻线密度为2400条/毫米，尺寸为50毫米乘50毫米，而镀金平面镜和半波片的尺寸分别为50毫米乘50毫米和25.4毫米的通光孔径。通过调整半波片，可以调节激光器输出光的偏振态，以达到最佳的外腔反馈效果，平衡输出谱宽和输出功率。 实验结果显示，随着工作电流的增加，外腔半导体激光器的中心输出波长保持稳定，漂移系数显著降低。外腔输出光斑均匀，中心输出波长和谱宽没有明显变化。通过旋转平面高反镜调谐，光谱无展宽，输出稳定。在特定的工作条件下，外腔输出功率为11.5瓦，输出效率约为61.9%，谱宽在光谱仪上显示为0.1纳米。 为了更精确地检测谱宽，文章进行了铷池吸收实验。铷池长25毫米，直径10毫米，内部充入80千帕的乙烷，并使用加热炉进行温度控制。当加热炉温度设定为110℃时，通过调整镀金平面镜调谐激光器的中心输出波长，当功率计读数最小，表明此时铷池吸收最强。实验表明，铷池对泵浦光的吸收率达到96.7%，并且观察到了明显的荧光。 通过建立泵浦谱宽与吸收比例的模型，模拟结果表明，当铷吸收池对泵浦源的吸收为96.7%时，泵浦线宽约为15GHz（0.03纳米），据此推断外腔单宽面源半导体激光器的输出谱宽为0.03纳米。 该研究展示了如何利用特定的光学组件和精密的控制方法，有效地压缩半导体激光器的输出谱宽，提高其光谱纯度，这对于激光器在精密测量、光通信和科学研究等领域具有重要意义。