固体激光器装调

电光调Q 脉冲YAG 激光器与倍频实验赵凯（201421140047）[摘要]本实验研究闪光灯泵浦的调Q 脉冲Nd 3+：YAG 激光器，了解其工作原理，掌握该激光器的装配和调试方法以及相应的激光参数测量，学习应用非线性光学晶体产生倍频光的基本原理。

本实验通过调Q ，极大地压缩激光脉冲的脉宽，得到高峰值功率的激光脉冲。

并总结激光输出能量与氙灯注入能量的关系，以及绝对效率和斜率效率随注入能量的变化规律，并总结倍频输出与倍频晶体角度的关系。

一、引言固体激光器是以固体材料作为工作物质的激光器，它具有输出能量大、峰值功率高、器件结构紧凑等优点，在工业激光材料加工、激光医学、激光化学、科学研究以及国防等方面有着重要的应用。

迄今，已实现激光振荡的固体激光工作物质有数百种之多，其中以掺钕钇铝石榴石（Nd 3+：YAG ）应用最多。

Nd 3+：YAG 是一种典型的四能级激光工作物质，由于它的热传导性好、激光阈值低和转换效率高，所以用它可以做成高重复频率的脉冲激光器和连续激光器。

如果在脉冲激光器内采用调Q 和放大技术，很容易获得时间宽度为10ns 量级而峰值功率达几百 MW 量级的TEM 00激光脉冲。

再通过P KD *等非线性光学晶体对波长为 1.06μm 的Nd 3+：YAG 激光基波进行二倍频、三倍频和四倍频，则可得到532nm 、 355nm 和266nm 四种波长的脉冲激光器。

此外，还可以用上述二倍频或三倍频光去泵浦染料激光器，获得从紫外到近红外的波长连续可调谐的脉冲激光。

这种以Nd 3+：YAG 激光器为基础的脉冲激光系统以其高峰值功率、高重复频率和宽范围波长调谐特性等优点在科学技术、医学、工业和军事上得到了广泛的应用。

二、实验原理1．Nd 3+：YAG 激光器的工作原理和结构掺钕钇铝石榴石晶体是以钇铝石榴石（简称 YAG ，其分子式为 1253O Al Y ）单晶为基质材料，掺入适量的三价稀土离子Nd 3+所构成。

一系统组成激光指示器主要由基准光管，模拟光管底座壳体，衰减片，计算机系统组成。

其中模拟光管主要是用来解束散角偏移量等。

基准光管主要用来提供对准目标，底座是为了提供一个基准，壳体是为了防尘防背景光杂光以及美观性。

二检测指标检测系统主要完成对被测激光指示器以下几个性能参数的检测：作用距离：在指示器发射处能清晰看到米距离上的激光光斑，其背景照度20Lx；激光束发散角（光斑大小）50m处2θ≤1mil光斑走动量：作用距离上50米处背景光20lx下≤1m;作用距离50m；光斑偏移量：≤1mil；光斑调整范围：≥10mil.检测系统数据采集与处理要满足以下要求：能自动计算激光指示器的激光束发散角、作用距离、光点走动量、光斑调整范围和光斑偏移量的精确判定；能实时显示激光光斑图像，输入测试时间、操作人员、指示器编号等信息。

当检测激光指示器不合格时，能自动提示。

具备数据备份（输出表格、数据统计、历史记录查询功能（输入激光指示器类型、试验时间、编号等信息即可查询）。

系统具备视频信号采集与数据传输同时进行的能力，每次检测时间节点可控制。

三检测原理针对以上被检测激光指示器的功能要求及技术指标，确定如下几个部分：1)对目前激光束发散角的检测方法进行分析，确定焦斑法检测原理，对各个检测参数原理进行分析;2)对检测系统的激光光束发散角焦斑法检测技术、多参数集成检测技术等的关键技术进行分析研究;3)对系统检测精度进行分析。

4)确定装调检测方案。

产品的原理光路图如图3.1：图3.1光路原理图当作用距离为50m远时。

激光的光轴和对准光管的光轴会发生交叉。

（1）激光束散角固体激光器的出射光束多为高斯光束，其光场分布规律呈高斯曲线形式，在波阵面上振幅的分布是不均匀的。

高斯光束在共焦腔中的中心处(坐标系原点)是强度为高斯分布的平面波，在其他处为高斯分布的球面波。

沿Z轴传播的高斯光束的电矢量为:（3-1）式中E (x,y,z)为点(x,y,z)处的电矢量;W(z)为Z点处的光斑半径。

固体激光器原理-固体激光器固体激光器发展历程固体激光器发展历程固体激光器用固体激光材料作为工作物质的激光器。

1960年，梅曼发明的红宝石激光器就是固体激光器，也是世界上第一台激光器。

固体激光器一般由激光工作物质、激励源、聚光腔、谐振腔反射镜和电源等部分构成。

这类激光器所采用的固体工作物质，是把具有能产生受激发射作用的金属离子掺入晶体而制成的。

在固体中能产生受激发射作用的金属离子主要有三类：(1)过渡金属离子；(2)大多数镧系金属离子；(3)锕系金属离子。

这些掺杂到固体基质中的金属离子的主要特点是：具有比较宽的有效吸收光谱带，深圳市星鸿艺激光科技有限公司专业生产激光打标机，激光焊接机,深圳激光打标机,东莞激光打标机比较高的荧光效率，比较长的荧光寿命和比较窄的荧光谱线，因而易于产生粒子数反转和受激发射。

用作晶体类基质的人工晶体主要有：刚玉、钇铝石榴石、钨酸钙、氟化钙等，以及铝酸钇、铍酸镧等。

用作玻璃类基质的主要是优质硅酸盐光学玻璃，例如常用的钡冕玻璃和钙冕玻璃。

与晶体基质相比，玻璃基质的主要特点是制备方便和易于获得大尺寸优质材料。

对于晶体和玻璃基质的主要要求是：易于掺入起激活作用的发光金属离子；；具有适于长期激光运转的物理和化学特性。

晶体激光器以红宝石和掺钕钇铝石榴石为典型代表。

玻璃激光器则是以钕玻璃激光器为典型代表。

工作物质固体激光器的工作物质，由光学透明的晶体或玻璃作为基质材料，掺以激活离子或其他激活物质构成。

这种工作物质一般应具有良好的物理－化学性质、窄的荧光谱线、强而宽的吸收带和高的荧光量子效率。

玻璃激光工作物质容易制成均匀的大尺寸材料，可用于高能量或高峰值功率激光器。

但其荧光谱线较宽，热性能较差，不适于高平均功率下工作。

常见的钕玻璃有硅酸盐、磷酸盐和氟磷酸盐玻璃。

80年代初期，研制成功折射率温度系数为负值的钕玻璃，可用于高重复频率的中、小能量激光器。

晶体激光工作物质一般具有良好的热性能和机械性能，窄的荧光谱线，但获得优质大尺寸材料的晶体生长技术复杂。

紫外固体激光器（一体机）深圳市创鑫激光股份有限公司引 语欢迎您使用深圳市创鑫激光股份有限公司研发生产的MUN-3/5W-NEFAB1.0 紫外固体激光器产品，为便于更好使用及维护您的激光器设备，我们组织人员编撰了本文档。

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1公司简介深圳市创鑫激光股份有限公司成立于2004年，是国内首批成立的光纤激光器制造商之一，也是国内首批实现在光纤激光器、光学器件两类核心技术上拥有自主知识产权并进行垂直整合的国家高新技术企业之一。

激光原理与技术实验YAG 多功能激光实验系统光路图实验内容一、固体激光器的安装调试1、安装激光器。

2、调整激光器，使输出脉冲达最强二、激光参数测量1、测量自由振荡情况下激光器的阈值电压。

2、测量脉冲能量和转换效率。

3、测量光束发散角。

三、电光调Q 实验研究1、调整Q 开关方位，寻找V λ/4 。

2、确定延迟时间。

3、测试动静比。

四、倍频实验1、测量倍频光能量与入射角的关系。

2、倍频效率的测量。

五、激光放大实验1、放大器放大倍率测量。

2、放大器增益测量3、最佳时间匹配测量。

M 1脉冲氙灯 脉冲氙灯第一章 习题1、请解释（1）、激光Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation辐射的受激发射光放大（2）、谐振腔在工作物质两端各放上一块反射镜，两反射镜面要调到严格平行，并且与晶体棒轴垂直。

这两块反射镜就构成谐振腔。

谐振腔的一块反射镜是全反射镜，另一块则是部分反射镜。

激光就是从部分反射镜输出的。

谐振腔的作用一是提供光学正反馈，二是对振荡光束起到控制作用。

（3）、相干长度从同一光源分割的两束光发生干涉所允许的最大光程差，称为光源的相干长度，用∆Smax 表示，相干长度和谱线宽度有如下关系：∆Smax = λ2 / ∆ λ光源的谱线宽度越窄，相干性越好。

2、激光器有哪几部分组成？一般激光器都具备三个基本组成部分：工作物质、谐振腔和激励能源。

3、激光器的运转方式有哪两种？按运转方式可分为： 脉冲、连续 ，脉冲分单脉冲和重复脉冲。

4、为使氦氖激光器的相干长度达到1km ，它的单色性∆λ/λ应为多少？109max 10328.61016328.0-⨯=⨯==∆mm S μμλλλ第二章 习题1、请解释（1）、受激辐射高能态E 2 的粒子受到能量 h ν = E 2 - E 1 光子的刺激辐射一个与入射光子一模一样的光子而跃迁到低能级 E 1 的过程称受激辐射.（2）高斯光束由凹面镜所构成的稳定谐振腔中产生的激光束即不是均匀平面光波，也不是均匀球面光波，而是一种结构比较特殊的高斯光束，沿 Z 方向传播的高斯光束的电矢量表达式为：)]())(2(exp[])()(exp[)(),,(222220z i z z R y x ik z y x z A z y x E ϕωω+++-∙+-= 高斯光束是从z<0处沿z 方向传播的会聚球面波,当它到达z=0处变成一个平面波,继续传播又变成一个发散的球面波.球面波曲率半径R(z)>z,且随z 而变.光束各处截面上的光强分布均为高斯分布.（3）、增益饱和受激辐射的强弱与反转粒子数 ∆N 有关，即增益系数G ∝ ∆N ，光强 I ∝ ∆N 。

hv21(a) 2 1 (b) 2 E 1(c) 图1、光与物质作用的吸收过程Nd ：YAG 固体激光器实验一、 实验内容与器件1、了解半导体激光器的工作原理和光电特性2、掌握半导体泵浦固体激光器的工作原理和调试方法二、 实验原理概述1. 激光产生原理光与物质的相互作用可以归结为光与原子的相互作用，有三种过程：吸收、自发辐射和受激辐射。

如果一个原子，开始处于基态，在没有外来光子，它将保持不变，如果一个能量为hv 21的光子接近，则它吸收这个光子，处于激发态E 2。

在此过程中不是所有的光子都能被原子吸收，只有当光子的能量正好等于原子的能级间隔E 1-E 2时才能被吸收。

激发态寿命很短，在不受外界影响时，它们会自发地返回到基态，并放出光子。

自发辐射过程与外界作用无关，由于各个原子的辐射都是自发的、独立进行的，因而不同原子发出来的光子的发射方向和初相位是不相同的。

处于激发态的原子，在外的光子的影响下，会从高能态向低能态跃迁，并两个状态间的能量差以辐射光子的形式发射出去。

只有外来光子的能量正好为激发态与基态的能级差时，才能引起受激辐射，且受激辐射发出的光子与外来光子的频率、发射方向、偏振态和相位完全相同。

激光的产生主要依赖受激辐射过程。

激光器主要有：工作物质、谐振腔、泵浦源组成。

工作物质主要提供粒子数反转。

hv 21 2 E 1(a) E 2E 1(b)hv 21 hv 21图2、光与物质作用的受激辐射过程泵浦过程使粒子从基态E 1抽运到激发态E 3，E 3上的粒子通过无辐射跃迁（该过程粒子从高能级跃迁到低能级时能量转变为热能或晶格振动能，但不辐射光子），迅速转移到亚稳态E 2。

E 2是一个寿命较长的能级，这样处于E 2上的粒子不断积累，E 1上的粒子 又由于抽运过程而减少，从而实现E 2与E 1能级间的粒子数反转。

激光产生必须有能提供光学正反馈的谐振腔。

处于激发态的粒子由于不稳定性而自发辐射到基态，自发辐射产生的光子各个方向都有，偏离轴向的光子很快逸出腔外，只有沿轴向的光子，部分通过输出镜输出，部分被反射回工作物质，在两个反射镜间往返多次被放大，形成受激辐射的光放大即产生激光。

离轴反射式光学系统的设计与装调分析霍宏伟;金奇;刘洋;王文涛;唐晓军【摘要】According to the aberration theory of double mirror system,a new type of off-axis reflective image-transfer optical system was designed.The system consists of two off-axis parabolic mirror.The alignment and tolerance of the system were computed and analyzed.The influence of the element misadjustment on the system was discussed.According to the results of the error analysis,the misadjustment range was given,including the eccentricity error in the range of-0.4 ～ 0.4mm,tilt error in the range of-0.1 ° ～ 0.1 o,the distance of two mirrors error in the range of-0.7mm-0.7mm.%根据双镜反射系统的像差理论,设计了一种全新的离轴反射式像传递光学系统,该系统由两块相对放置的离轴抛物面反射镜组成.对该系统进行了装调分析和误差分析,讨论了元件的哪些失调量会对系统引入像差,根据误差分析的结果,给出了每一种失调量可允许的失调范围,其中反射镜偏心误差范围在-0.4～0.4mm,倾斜误差范围在-0.1 °～0.1 °,两镜间距误差范围在-0.7～0.7mm.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2017(047)003【总页数】4页(P363-366)【关键词】离轴;像传递;装调;失调量【作者】霍宏伟;金奇;刘洋;王文涛;唐晓军【作者单位】固体激光技术重点实验室,北京100015;固体激光技术重点实验室,北京100015;固体激光技术重点实验室,北京100015;固体激光技术重点实验室,北京100015;固体激光技术重点实验室,北京100015【正文语种】中文【中图分类】TN242对于板条固体激光器而言,由于存在非线性效应与热效应等因素的影响,为了实现更高的峰值功率和更好的光束质量,直接进行增益放大难以实现,通常采用多模块级联放大的方式。

532019年/第4期/2月（上）808nmLD 泵浦固体激光器及调Q 实验研究梅映雪赵洪霞王敬蕊丁志群程培红（宁波工程学院电子与信息工程学院浙江·宁波315016）摘要调Q 技术可使激光输出峰值功率达到Mw 量级以上，半峰值带宽压缩到皮秒量级，在工业生产、军事和医学领域应用广泛。

目前，808nm LD 泵浦固体激光器及调Q 实验已经成为光电相关专业的首选实验。

本文针对具体实验过程中，静态激光输出难度大，功率相对较低和难于实现调Q 等关键问题，提出了简单易行，可操作性强的步骤方法，并取得了较好的实验效果。

关键词静态激光LD 泵浦固体激光器激光输出调Q中图分类号：TN248.1文献标识码：ADOI:10.16400/ki.kjdks.2019.02.020Experimental Study on 808nm LD Pump Solid Laser and Q-modulationMEI Yingxue,ZHAO Hongxia,WANG Jingrui,DING Zhiqun,CHENG Peihong(Electronic and Information Engineering College,Ningbo University of Technology,Ningbo Zhejiang 315016)AbstractQ-modulation technology can enable laser output peak power to reach Mw magnitude and pulse width with pico-second magnitude,which is widely used in industrial production,military and medical fields.The 808nm LD pump solid laser and Q-modulation experiment have become the first choice experiments for optoelectronic related majors.Aiming at the dif-ficulty of static laser output,low power and other key problems such as Q adjustment,this paper puts forward a simple and feasible method,and obtains a good experimental result.Keywords Static laser;LD pump;solid lasers;Laser output;Q-modulation 0引言全固态808nm 半导体激光器泵浦调Q 激光器由于具有体积小、易于集成和装调方便等优点，被广泛用于科研、农业、工业生产等领域。

942021年1月总第353期ISSN1672-1438CN11-4994/T 激光应用系统设计课程实验教学设计与实践何铁锋1,2 潘国兵2 王 萌1 王红志1 杨 灿11.深圳技术大学中德智能制造学院 广东深圳 5181182.浙江工业大学机械工程学院 浙江杭州 310014摘 要：激光应用系统设计课程是培养学生实践能力的重要课程，该课程涉及激光智能装备的光学系统、机械系统、控制系统、软件系统、冷却系统的相互配合和协调。

设计了激光应用系统的实验内容，构建了包括固体激光器装调在内的7个实验，并且根据课程实际情况，修改了课程考核标准，强调了实验预习和实验效果。

实验教学实践表明，实验内容和理论知识相匹配，加深了学生对激光应用系统的理论认识，积累了激光智能装备的工程经验，提高了学生的激光应用系统设计能力。

关键词：激光应用系统设计课程；实验内容；设计；考核作者简介：何铁锋，理科硕士，实验师；潘国兵，工科博士，副教授；王萌，工科博士，助理教授；王红志，工科博士，教授；杨灿，工科博士，副教授。

基金项目：教改项目“深圳技术大学教学改革研究项目”(编号：202018666601002)；实验室与设备管理项目“深圳技术大学实验室与设备管理研究基金项目”(编号：202018777702006)。

1 研究背景应用技术大学是以产业需求为导向，为经济社会发展培养本科层次的应用型人才的新型高校，培养出的学生理论知识扎实，实践和专业能力强[1-4]。

激光应用系统设计课程是激光智能装备及应用专业的一门专业基础课。

掌握好这门课程不仅需要学好理论知识，还需要在实践中积累相关经验。

课程实验教学及技能训练的设置将直接影响学生对该课程的学习程度，是值得高校教师进行思考的问题。

本文将从激光应用系统设计这门课程的现状出发，对实验课程内容的设置、课程考核方式等方面进行初步探索与实践。

激光智能制造业是高端制造业的重要内容[5-11]，已经成为世界各国争相发展的重点。

固体激光器安全操作及保养规程前言固体激光器是一种应用广泛的激光设备，可以用于医疗、科研、制造等领域。

然而，固体激光器运行时产生的高能量激光束，具有很强的危险性，容易造成眼部、皮肤等组织的损伤，甚至对操作人员造成生命威胁。

为了保证固体激光器的安全操作和优质性能，本文介绍了固体激光器的安全操作及保养规程。

安全操作规程1. 穿戴个人防护装备在操作固体激光器之前，必须穿戴个人防护装备，包括保护眼睛的激光护目镜、防护服、手套等。

激光护目镜要选择适合自己操作的波长范围。

在气溶胶喷射操作时，要佩戴防毒面具，确保操作环境的卫生安全。

2. 操作场所准备固体激光器必须在干燥、清洁的环境下工作。

操作环境内不应有易燃、易爆等危险品，防止在工作过程中引发火灾、爆炸等事故。

同时，操作人员要保持环境清洁，确保机器设备正常工作并减少污染物对设备和人员的损害。

3. 操作前准备在启动固体激光器之前，需要对设备进行一系列的准备工作，包括清洁、校准、对焦等。

在安装和调整设备过程中，设备操作人员应该认真遵守厂家的相关操作要求和注意事项。

设备量采用高压电路，在操作前应确定所有冗余电源是否切断，并检查接线板、电源开关等是否牢固。

4. 激光操作规范固体激光器的激光束需要通过反光镜、透镜等光学设备进行调整和控制。

激光操作人员必须熟练运用相关技术和操作要求，确保激光束的精准瞄准，以避免对人员、设备或环境造成损伤。

在操作期间，尽可能让操作人员远离激光辐射区域，禁止激光束直接照射人眼，防止损伤视网膜。

在激光处理过程中，要保持安静环境，防止干扰激光设备的运行与效果。

5. 操作后的处理在激光操作完成后，要清理操作区域，并关闭设备的电源。

各部位固定后，启动风扇，排出设备内部风机余留的热气。

固体激光器作为一种高性能的设备，需要合理安放，避免被撞击、振动、倒塌等异常事件发生，应予以重视。

保养规程1. 清洁与维护固体激光器需要经常清洁和维护，才能保证其正常稳定的工作。

激光器组装作业指导书一、概述本指导书旨在为激光器组装工作提供详细的操作指南。

激光器是一种重要的光学仪器，其功能部件主要包括泵浦源、增益介质和谐振腔。

按照增益介质和工作方式的不同，激光器可分为多种类型，例如按照增益介质可分为气体激光器、固体激光器、液体激光器和半导体激光器等。

在组装过程中，需严格遵守相关规定，保证产品质量和安全性。

二、组装前准备1. 确认所有零部件和工具齐全，无损坏或缺失。

2. 阅读组装手册，了解组装步骤和注意事项。

3. 准备适当的防护措施，如戴手套、防护眼镜等。

4. 确认工作区域整洁，无杂物和灰尘。

三、组装步骤1. 安装泵浦源a. 按照规定顺序安装泵浦源，确保连接紧密，无泄漏。

b. 检查电源连接，确保正负极正确连接。

2. 安装增益介质a. 根据增益介质的不同，选择合适的安装方式。

b. 确保增益介质放置在正确的位置，无倾斜或松动。

3. 安装谐振腔a. 根据设计要求，调整谐振腔的尺寸和形状。

b. 确保谐振腔与泵浦源和增益介质紧密连接。

4. 调试与测试a. 对激光器进行初步调试，确保各部件正常工作。

b. 进行性能测试，记录数据并评估结果。

四、注意事项1. 在组装过程中，如遇任何问题，应立即停止操作并寻求专业人员帮助。

2. 确保所有零部件符合规定要求，禁止使用不合格或损坏的部件。

3. 在操作过程中，应保持注意力集中，避免因疏忽造成意外伤害。

4. 如发现异常情况，应立即停机检查并排除故障。

5. 组装完成后，应对激光器进行全面的检查和测试，确保其性能和质量达到要求。

6. 在使用过程中，应定期维护和保养激光器，延长其使用寿命。

7. 在使用激光器时，应注意安全距离和防护措施，避免因激光辐射造成的伤害。

8. 在操作过程中，应注意环境保护，避免污染环境。

9. 在运输和存储过程中，应遵循相关规定和标准，确保激光器的安全和可靠性。

10. 在使用激光器时，应遵守相关法律法规和安全标准的要求。

五、总结本指导书旨在为激光器组装工作提供详细的操作指南和注意事项说明。

固体激光器：固体激光材料与器件固体激光器是一种利用固体激光材料产生激光束的装置，它在科学研究、医疗、通信等领域具有广泛的应用。

本文将重点探讨固体激光材料和器件的特性与应用。

一、固体激光材料固体激光材料是指能够通过外界的能量激发而产生激光辐射的固体物质。

常见的固体激光材料包括掺铬宝石（Cr3+:Al2O3）、掺铥宝石（Tm3+:YAG）、掺铒玻璃（Er3+:Glass）等。

这些材料具有宽阈值特性、较高的效率和良好的光学性能。

掺铬宝石是最早用于激光器的固体材料之一。

它具有较宽的发射带宽，可通过调节掺杂浓度、温度等参数来改变激光波长。

掺铥宝石可以产生中红外激光，并且适用于医疗和卫星通信等领域。

掺铒玻璃是一种用于光纤激光器的重要材料，它具有较宽的增益谱段和高的光学质量。

二、固体激光器器件1. 激光泵浦源激光泵浦源用于提供合适的能量给固体激光材料，以激发其处于激发态的粒子。

常见的激光泵浦源包括氘灯、闪光灯和半导体激光器等。

氘灯是最早使用的激光泵浦源之一。

它具有较宽的光谱范围，可以激发多种固体激光材料。

闪光灯是一种高亮度、高频率的光源，适用于高能量密度的激光泵浦。

半导体激光器则具有小体积、高效率和长寿命等特点，目前被广泛应用于固体激光器中。

2. 激光谐振腔激光谐振腔用于增强激光材料的辐射能量，并使其沿着一定方向传播。

它通常由凹透镜、反射镜和输出镜等光学元件组成。

凹透镜具有放大激光束的作用，它在谐振腔中起到放大器的作用。

反射镜和输出镜则分别用于产生光路的反射和输出。

通过合理设计激光谐振腔的结构和参数，可以获得高效、稳定的激光输出。

三、固体激光器的应用1. 科学研究固体激光器在科学研究领域具有广泛的应用。

例如，固体激光器可以用于精确测量、光谱分析和激光诱导击穿等实验。

激光诱导击穿技术可以实现高精度的光纤传感和工业检测等应用。

2. 医疗固体激光器在医疗领域有重要的应用价值。

它可以用于眼科激光手术、牙科激光治疗和皮肤美容等。

1. 理解激光的产生原理，掌握固体激光器的工作机制。

2. 熟悉固体激光器的基本组成及其工作过程。

3. 学习使用激光器进行实验操作，观察激光输出特性。

二、实验原理激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）是一种通过受激辐射原理产生的高亮度、单色性好、方向性强的光。

固体激光器是利用固体激光材料作为工作物质的激光器，具有体积小、使用方便、输出功率大等特点。

固体激光器的工作原理如下：1. 激活离子吸收外界能量（如光、电、声等）后，从低能态跃迁到高能态，形成激发态。

2. 激发态的粒子是不稳定的，会自发地回到低能态，同时发出光子，称为自发辐射。

3. 当有外来光子与激发态粒子相遇时，激发态粒子会受激发射，产生与入射光子位相、频率和方向一致的光子，从而实现光的放大。

4. 激光器中的谐振腔使光在激光工作物质中多次往返，光子与激发态粒子发生受激辐射，使光强度不断放大。

三、实验仪器与材料1. 固体激光器（如红宝石激光器）2. 激光功率计3. 激光探测器4. 光谱分析仪5. 激光工作物质（如红宝石晶体）6. 反射镜片7. 光学支架1. 将固体激光器安装在光学支架上，确保激光器稳定。

2. 将激光功率计和激光探测器分别连接到激光器输出端和探测器位置。

3. 打开激光器电源，调节工作物质和反射镜片，使激光输出稳定。

4. 观察激光功率计和激光探测器显示的激光功率和光强。

5. 使用光谱分析仪分析激光光谱，观察激光的波长和线宽。

6. 改变激光器的工作条件，如工作物质温度、泵浦功率等，观察激光输出特性的变化。

五、实验结果与分析1. 激光功率和光强：实验过程中，激光功率计和激光探测器显示的激光功率和光强稳定，说明激光器工作正常。

2. 激光光谱：光谱分析仪显示的激光光谱呈现红宝石激光特有的红色谱线，波长约为694.3nm，线宽较窄，说明激光单色性好。

3. 激光输出特性：改变工作物质温度和泵浦功率，观察激光功率和光强的变化。