實(shí)驗(yàn)名稱：環(huán)型諧振腔的優(yōu)化

測(cè)試設(shè)備：高壓放大器、信號(hào)發(fā)生器、示波器、半導(dǎo)體激光器、光學(xué)隔離器、鎖相放大器、比例積分器、探測(cè)器、壓電陶瓷等。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

圖1：環(huán)型腔的實(shí)驗(yàn)裝置圖（其中實(shí)線代表光路，虛線代表電路）

實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，實(shí)驗(yàn)中首先將由信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的30Hz左右的三角波通過(guò)高壓放大器放大成高壓掃描信號(hào)，加在倍頻腔的壓電陶瓷上掃描倍頻腔的腔長(zhǎng)，在示波器上觀察由透射出來(lái)的基頻光的透射峰。調(diào)節(jié)匹配透鏡的位置，焦距的大小，環(huán)型腔腔鏡的角度以及腔長(zhǎng)，對(duì)倍頻腔進(jìn)行模式匹配。

微調(diào)M2下面的一維平移架，逐漸拉長(zhǎng)腔長(zhǎng)，同時(shí)微調(diào)各腔鏡，當(dāng)示波器監(jiān)視的紅外模式變?yōu)椤罢也ā睍r(shí)，調(diào)節(jié)裝載的五維架下面的一維平移架，將晶體PPKTP推進(jìn)環(huán)型腔，再經(jīng)過(guò)同上述一樣的步驟，微調(diào)匹配透鏡，腔鏡，直至晶體腔的監(jiān)視模式達(dá)到最佳狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)得到晶體腔最佳模式匹配效率為87%。

圖2：426nm的藍(lán)光功率隨溫度的變化關(guān)系

匹配好晶體腔的模式后，利用自制的控溫儀對(duì)的溫度進(jìn)行掃描，在示波器上監(jiān)視倍頻產(chǎn)生的藍(lán)光功率，搜索的最佳匹配溫度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

倍頻腔匹配好之后，將鎖相放大器提供的高頻調(diào)制信號(hào)加到半導(dǎo)體激光器的主激光器電流上，這時(shí)候在示波器上觀察852nm的透射峰，可以看到透射峰有明顯的快速抖動(dòng)證明，此時(shí)調(diào)制信號(hào)己經(jīng)成功的加到激光器上了。

將探測(cè)器探測(cè)到的紅外譜線輸入到鎖相放大器的輸入端口。在鎖相放大器內(nèi)部，這個(gè)輸入信號(hào)會(huì)與鎖相放大器內(nèi)部的調(diào)制信號(hào)相乘，經(jīng)過(guò)濾波得到倍頻腔的鑒頻信號(hào)，由鎖相放大器的輸出端口輸出，實(shí)驗(yàn)中仔細(xì)調(diào)節(jié)鎖相放大器的初始位相、調(diào)制頻率、調(diào)制幅度、時(shí)間常數(shù)、靈敏度等參數(shù)，希望獲得信噪比高的鑒頻信號(hào)。

調(diào)好鑒頻信號(hào)后降低高壓放大器的偏置和增益，關(guān)掉信號(hào)發(fā)生器，將鎖相放大器得到的誤差信號(hào)通過(guò)PI送入高壓放大器，然后緩慢手動(dòng)搜索高壓放大器的偏置和增益。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

圖3：產(chǎn)生的藍(lán)光功率隨泵浦功率的變化關(guān)系（三角形是直接測(cè)量得到的值；圓點(diǎn)代表考慮到輸出鏡的損耗的實(shí)際值；實(shí)線為理論值。）

圖4：轉(zhuǎn)換效率隨泵浦功率的變化關(guān)系（三角形為測(cè)量值；實(shí)線為理論值。）

實(shí)驗(yàn)測(cè)得的藍(lán)光功率以及倍頻轉(zhuǎn)換效率隨泵浦光的變化如圖3和圖4所示。觀察圖3和圖4會(huì)發(fā)現(xiàn)理論值與實(shí)驗(yàn)值在泵浦功率比較低時(shí)吻合的很好，但是當(dāng)泵浦功率比較大時(shí)實(shí)驗(yàn)值與理論值有一些偏離。

總之，以PPKTP為倍頻晶體，四鏡環(huán)型腔為倍頻腔，在輸入藕合鏡透射率為7.6%，環(huán)型腔腔長(zhǎng)為516mm，兩凹面鏡間的距離為58mm，最佳匹配溫度為318.3K時(shí)，從輸出鏡M2后測(cè)得了42mW的藍(lán)光，考慮到M2的透射率為77.2%，實(shí)際得到的426nm的藍(lán)光為54.4mW，倍頻轉(zhuǎn)換效率為40%。

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圖：ATA-7050高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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審核編輯 黃宇