實驗名稱：環型諧振腔的優化

　　測試設備：高壓放大器、信(xin)號發生器、示波器、半導(dao)體激光器、光學隔離(li)器、鎖相放大器、比例(li)積(ji)分(fen)器、探測(ce)器、壓電陶瓷等。

　　實驗過程：

　　圖1：環型腔的(de)實驗(yan)裝置圖（其中(zhong)實線代表光(guang)路，虛線代表電路）

　　實驗(yan)裝置如圖1所示，實驗(yan)中首先將由(you)信號(hao)發生(sheng)器產生(sheng)的(de)(de)30Hz左右的(de)(de)三角波(bo)通過高壓(ya)放(fang)大(da)器放(fang)大(da)成高壓(ya)掃(sao)描信號(hao)，加在倍頻(pin)(pin)腔(qiang)的(de)(de)壓(ya)電陶瓷上(shang)掃(sao)描倍頻(pin)(pin)腔(qiang)的(de)(de)腔(qiang)長，在示波(bo)器上(shang)觀察由(you)透(tou)射(she)出來的(de)(de)基頻(pin)(pin)光的(de)(de)透(tou)射(she)峰。調節匹配(pei)透(tou)鏡的(de)(de)位(wei)置，焦(jiao)距的(de)(de)大(da)小，環型腔(qiang)腔(qiang)鏡的(de)(de)角度以(yi)及腔(qiang)長，對倍頻(pin)(pin)腔(qiang)進行(xing)模式匹配(pei)。

　　微(wei)調(diao)M2下面(mian)的一維(wei)平移架(jia)，逐(zhu)漸(jian)拉(la)長腔長，同時(shi)微(wei)調(diao)各腔鏡(jing)，當示波器監視的紅(hong)外(wai)模(mo)式變為(wei)“正(zheng)弦波”時(shi)，調(diao)節裝載的五維(wei)架(jia)下面(mian)的一維(wei)平移架(jia)，將晶(jing)體(ti)(ti)PPKTP推進環(huan)型腔，再經(jing)過同上述一樣的步(bu)驟，微(wei)調(diao)匹配透鏡(jing)，腔鏡(jing)，直至晶(jing)體(ti)(ti)腔的監視模(mo)式達到最(zui)佳(jia)狀態，實驗(yan)得(de)到晶(jing)體(ti)(ti)腔最(zui)佳(jia)模(mo)式匹配效率為(wei)87%。

　　圖2：426nm的藍光功率(lv)隨(sui)溫度(du)的變化(hua)關系(xi)

　　匹(pi)配好晶體(ti)腔的模(mo)式后(hou)，利(li)用自制的控(kong)溫(wen)儀對的溫(wen)度進行掃(sao)描(miao)，在(zai)示波器上監視倍頻產生的藍光功率，搜索的最(zui)佳匹(pi)配溫(wen)度，實驗結(jie)果如圖(tu)2所(suo)示。

　　倍頻腔(qiang)匹配(pei)好之后，將鎖(suo)相放大器提供(gong)的(de)高頻調(diao)制信(xin)號(hao)加(jia)(jia)到半導體(ti)激(ji)光器的(de)主激(ji)光器電流(liu)上(shang)(shang)，這時候在示波(bo)器上(shang)(shang)觀察852nm的(de)透射峰，可(ke)以(yi)看到透射峰有明顯的(de)快速抖(dou)動證(zheng)明，此時調(diao)制信(xin)號(hao)己經(jing)成功的(de)加(jia)(jia)到激(ji)光器上(shang)(shang)了。

　　將(jiang)探測(ce)器(qi)(qi)探測(ce)到的(de)紅外譜(pu)線輸(shu)入(ru)到鎖(suo)相(xiang)(xiang)(xiang)放(fang)(fang)大(da)器(qi)(qi)的(de)輸(shu)入(ru)端口(kou)。在鎖(suo)相(xiang)(xiang)(xiang)放(fang)(fang)大(da)器(qi)(qi)內部，這個輸(shu)入(ru)信(xin)號會(hui)與鎖(suo)相(xiang)(xiang)(xiang)放(fang)(fang)大(da)器(qi)(qi)內部的(de)調(diao)制信(xin)號相(xiang)(xiang)(xiang)乘，經(jing)過濾波得(de)(de)到倍頻(pin)腔的(de)鑒(jian)頻(pin)信(xin)號，由鎖(suo)相(xiang)(xiang)(xiang)放(fang)(fang)大(da)器(qi)(qi)的(de)輸(shu)出(chu)端口(kou)輸(shu)出(chu)，實(shi)驗(yan)中(zhong)仔(zi)細(xi)調(diao)節鎖(suo)相(xiang)(xiang)(xiang)放(fang)(fang)大(da)器(qi)(qi)的(de)初始位相(xiang)(xiang)(xiang)、調(diao)制頻(pin)率、調(diao)制幅度(du)、時間常數(shu)、靈敏度(du)等(deng)參數(shu)，希(xi)望獲得(de)(de)信(xin)噪(zao)比高的(de)鑒(jian)頻(pin)信(xin)號。

　　調好(hao)鑒頻信(xin)號(hao)(hao)后降低高(gao)壓(ya)放(fang)(fang)大(da)(da)(da)器(qi)(qi)的偏置和(he)(he)增益，關掉信(xin)號(hao)(hao)發生器(qi)(qi)，將鎖(suo)相放(fang)(fang)大(da)(da)(da)器(qi)(qi)得到的誤差(cha)信(xin)號(hao)(hao)通過PI送入高(gao)壓(ya)放(fang)(fang)大(da)(da)(da)器(qi)(qi)，然(ran)后緩(huan)慢(man)手動搜(sou)索高(gao)壓(ya)放(fang)(fang)大(da)(da)(da)器(qi)(qi)的偏置和(he)(he)增益。

　　實驗結果：

　　圖3：產生的(de)藍光功(gong)率隨泵浦功(gong)率的(de)變化關系（三角形是直接測量得到(dao)的(de)值(zhi)；圓點(dian)代表(biao)考慮到(dao)輸出鏡的(de)損耗的(de)實際(ji)值(zhi)；實線為理論值(zhi)。）

　　圖4：轉換效率隨泵浦功(gong)率的變(bian)化關系（三(san)角形為(wei)測量值；實線(xian)為(wei)理論值。）

　　實(shi)驗測得(de)的(de)(de)藍光(guang)功率(lv)以及倍(bei)頻轉(zhuan)換效率(lv)隨泵(beng)浦(pu)光(guang)的(de)(de)變化如圖(tu)3和圖(tu)4所示。觀察圖(tu)3和圖(tu)4會發現理(li)(li)論值(zhi)與實(shi)驗值(zhi)在(zai)泵(beng)浦(pu)功率(lv)比較(jiao)低時吻合的(de)(de)很(hen)好，但是當泵(beng)浦(pu)功率(lv)比較(jiao)大(da)時實(shi)驗值(zhi)與理(li)(li)論值(zhi)有一些偏離。

　　總之(zhi)，以PPKTP為(wei)倍頻晶體，四鏡環型腔為(wei)倍頻腔，在輸(shu)入藕(ou)合鏡透射(she)率為(wei)7.6%，環型腔腔長(chang)為(wei)516mm，兩(liang)凹面(mian)鏡間的(de)(de)距離為(wei)58mm，最佳匹配溫(wen)度(du)為(wei)318.3K時，從(cong)輸(shu)出鏡M2后測(ce)得(de)了42mW的(de)(de)藍光，考(kao)慮(lv)到(dao)M2的(de)(de)透射(she)率為(wei)77.2%，實際得(de)到(dao)的(de)(de)426nm的(de)(de)藍光為(wei)54.4mW，倍頻轉換效率為(wei)40%。

　　高壓放大器推(tui)薦：ATA-7050

　　圖：ATA-7050高壓放大器指標參數

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