實驗名稱：環型諧振腔的優化

　　測試設備：高壓放大器、信號發生器、示波器、半導體激光器、光學隔離器、鎖相放大器、比例積分器、探測器、壓電陶瓷等。

　　實驗過程：

　　圖1：環型腔的實驗裝置圖（其中實線代表光路，虛線代表電路）

　　實驗裝置如圖1所示，實驗中首先將由信號發生器產生的30Hz左右的三角波通過高壓放大器放大成高壓掃描信號，加在倍頻腔的壓電陶瓷上掃描倍頻腔的腔長，在示波器上觀察由透射出來的基頻光的透射峰。調節匹配透鏡的位置，焦距的大小，環型腔腔鏡的角度以及腔長，對倍頻腔進行模式匹配。

　　微調M2下面的一維平移架，逐漸拉長腔長，同時微調各腔鏡，當示波器監視的紅外模式變為“正弦波”時，調節裝載的五維架下面的一維平移架，將晶體PPKTP推進環型腔，再經過同上述一樣的步驟，微調匹配透鏡，腔鏡，直至晶體腔的監視模式達到最佳狀態，實驗得到晶體腔最佳模式匹配效率為87%。

　　圖2：426nm的藍光功率隨溫度的變化關系

　　匹配好晶體腔的模式后，利用自制的控溫儀對的溫度進行掃描，在示波器上監視倍頻產生的藍光功率，搜索的最佳匹配溫度，實驗結果如圖2所示。

　　倍頻腔匹配好之后，將鎖相放大器提供的高頻調制信號加到半導體激光器的主激光器電流上，這時候在示波器上觀察852nm的透射峰，可以看到透射峰有明顯的快速抖動證明，此時調制信號己經成功的加到激光器上了。

　　將探測器探測到的紅外譜線輸入到鎖相放大器的輸入端口。在鎖相放大器內部，這個輸入信號會與鎖相放大器內部的調制信號相乘，經過濾波得到倍頻腔的鑒頻信號，由鎖相放大器的輸出端口輸出，實驗中仔細調節鎖相放大器的初始位相、調制頻率、調制幅度、時間常數、靈敏度等參數，希望獲得信噪比高的鑒頻信號。

　　調好鑒頻信號后降低高壓放大器的偏置和增益，關掉信號發生器，將鎖相放大器得到的誤差信號通過PI送入高壓放大器，然后緩慢手動搜索高壓放大器的偏置和增益。

　　實驗結果：

　　圖3：產生的藍光功率隨泵浦功率的變化關系（三角形是直接測量得到的值；圓點代表考慮到輸出鏡的損耗的實際值；實線為理論值。）

　　圖4：轉換效率隨泵浦功率的變化關系（三角形為測量值；實線為理論值。）

　　實驗測得的藍光功率以及倍頻轉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會發現理論值與實驗值在泵浦功率比較低時吻合的很好，但是當泵浦功率比較大時實驗值與理論值有一些偏離。

　　總之，以PPKTP為倍頻晶體，四鏡環型腔為倍頻腔，在輸入藕合鏡透射率為7.6%，環型腔腔長為516mm，兩凹面鏡間的距離為58mm，最佳匹配溫度為318.3K時，從輸出鏡M2后測得了42mW的藍光，考慮到M2的透射率為77.2%，實際得到的426nm的藍光為54.4mW，倍頻轉換效率為40%。

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　　圖：ATA-7050高壓放大器指標參數

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