声光调制锁模激光器讲义

近代光学信息处理和光通讯系列实验讲义 声光调制锁模激光器实验

图10 调制器光路 图11 激光管窗片光路

声光优值M2＝1.51×10-15s3/kg，超声频率Ω/2π＝45.77MHz，波长Λ＝130.22μm，特征长度l039mm，本实验用的声光器件长度偏长，在正入射时仍有多级对称衍射出现。换能器面积hl＝4×38mm2。

根据调制器的频率Ω，可算出激光腔内所需光程长度

cL , (34) 2

由于激光腔内存在折射率大于1的声光介质和布儒斯特窗片，所以腔的光程长度L比集合长度Lˊ长。图11给出激光管窗片的光程和几何程的关系。窗片的材料为熔石英，折射率n＝1.457，厚度d＝2mm。根据图10和图11所示的三角形关系，可分别算出两个图的光程和几何程差Δ，

1 nl AC, 2 nab ac

图中θB＝arctan(1/n)是介质内的布儒斯特角。已知θa+θˊb=π/2。由几何关

，因此不难得到激光腔的实际几何长度 和 b 2 b系可得 B 2 b

L L 1 2 2. (35)

2、 实验步骤

（1） 先在腔镜M1和M2之间调出633nm，并使输出光强达到最大，调节

方法参看“氦氖多谱线激光器”实验的有关章节。

（2） 用M3镜输出的激光束调节声光调制器的方位，使光束以布儒斯特角

入射并通过声光介质的中部。取下M3镜，使通过调制器的光束透射

在光屏上。

（3） 在调制器上逐步加上电功率，观察拉曼—奈斯衍射现象，在正常情

况下在光屏上能观察到0级、±1级、±2级衍射光。若衍射光强不

对称，可调节调制器支架下两个正交的调平螺丝，测出0级光束的

衍射效率（或调制度）与电功率的关系曲线。

（4） 使调制器上的电功率降到0，按几何腔长Lˊ放置M1和M2镜，并使

M2镜尽量靠近声光调制器。用M3镜输出的激光调节M2镜，使光束

沿原路返回。这时在M2镜上能看到光斑增强并伴有强度闪烁变化。取下M3镜，在M1和M2之间即可形成激光振荡。细调M1、M2镜架上的螺丝使输出功率最大。

（5） 在调制器上加上适当的电功率，通常激光功率会下降，再细调M1，

声光调制锁模激光器讲义

近代光学信息处理和光通讯系列实验讲义 声光调制锁模激光器实验

M2镜架上的螺丝，尽可能使激光功率增强，如果腔长合适，这时激光腔内可能已形成了锁模振荡。

3、 观察与测量

（1） 用接收器D1观察锁模激光脉冲序列。在几何腔长值附近改变腔长，

小心地移动M1镜，观察锁模脉冲的变化，找出最佳锁模腔长位置，并得出锁模激光器对腔长调节精度的要求。测量脉冲周期及脉冲宽度，并与理论做比较，分析误差原因。

（2） 用扫描干涉仪观察激光器输出纵模频谱，并比较锁模前后频谱的变化（纵模个数，强度及稳

定性），有关扫描干涉仪的

性能和使用方法请参看实

验“He-Ne激光器的模式

分析”的有关章节。图12

给出在本实验装置中实现

锁模后，用扫描干涉仪系

统获得的激光锁模频率

谱，锁住约30个纵模。

（3） 改变声光调制器上的输入

电功率，观察锁模状态的图12 633nm激光锁模频率谱 影响，找出最佳锁模电功

率及响应的声功率和零级衍射调制度。