固体激光器实验
- 实验负责人：蒋莹莹
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1、科学素养
固体激光器是以晶体材料（掺有稀土或过渡金属离子的晶体或玻璃）作为增益介质的激光器.
自1960年Maiman研制出世界上第一台激光器-红宝石激光器以来，现今的固体激光增益介质已有上百种，最常用的有Ti:Sapphire, Nd:YAG, Nd:YVO4等.
固体激光器输出激光的波长范围宽（如Ti:Sapphire激光器可输出650-1100nm波长的激光，加上倍频和白光混频，更大大扩展激光波长范围），输出激光的功率范围广（毫瓦到千瓦）.
固体激光器通过调Q或锁模输出纳秒或皮秒,飞秒脉冲激光，通过多重和参量放大能输出极高的峰值能量（TW或PW），在非线性光学领域和强场激光物理领域都有重要的应用.
半导体激光泵浦固体激光器作为全固体激光器，具有效率高，寿命长，光束质量高等优点，是高效率和高功率固体激光器的重要方向.
2、分层次实验教学内容
a)基础内容
了解固体激光器的基本原理和实验安全防护事项.
学习设计光路，熟悉所选用元器件的性能、作用及正确的调整方法.
利用准直激光，依次调好泵浦光输出、耦合透镜、激光晶体、激光输出腔镜等固体激光器各元件.
做好安全防护，引入泵浦激光，获得激光输出，观察激光的阈值条件和输出模式.
优化光路，测量在最佳工作状态下，固体激光器的功-功转换效率.
b)提升内容
改变激光器腔长、换用不同透过率的输出镜、换用不同激光晶体等，测量固体激光器的输出特性.
了解脉冲激光的产生机制，获得脉冲激光输出.
测量脉冲激光输出功率随泵浦光功率的变化并讨论.
测量脉冲宽度、脉冲重复率等时阈特性并分析讨论.
c)进阶内容
利用固体激光，在非线性光学晶体中观察光学二倍频、和频等非线性光学现象.
进一步学习固体激光器的特性和应用.
d)高阶内容
了解固体激光产生后非线性光学的发展.
理解二阶非线性光学效应的转化效率和相位匹配条件.
测量并分析非线性光学二倍频与和频效应.
3、能力培养
在实践中学习激光原理和非线性光学现象.
培养学生一步步搭建优化激光器和测量激光输出参数的能力.
对实验数据进行理论拟合和分析，结合文献资料，探究实验中遇到的问题.
4、知识点
半导体泵浦激光，激光晶体，脉冲激光，二阶非线性极化，相位匹配条件.
5、学科关联
激光物理，非线性光学，激光与物质的相互作用
6、延伸实验
红外激光在晶体中的热透镜效应
超短脉冲激光的产生和测量