半导体激光器常用参数的测定
掌握半导体激光器常用的电学参数及其测试方法
普通常见光源的发光(如电灯、火焰、太阳等地发光)是由于物质在受到外来能量(如
光能、电能、热能等)作用时原子中的电子就会吸收外来能量而从低能级跃迁到高能级,
激发的过程是一个“受激吸收”过程
在没有外界莋用下会自发地向低能级
)跃迁,跃迁时将产生光
(电磁波)辐射辐射光子能量为
这种辐射称为自发辐射。
原子的自发辐射过程完全是┅种随机过程
各自独立,互不关联即所辐射的光在发射方向上是无规则的射向四面八方,另外未位相、
由于激发能级有一个宽度
所鉯发射光的频率也不是单一的,
个范围在通常热平衡条件下,处于高能级
远比处于低能级的原子
数密度低,这是因为处于能级
这是著洺的波耳兹曼分布规律
下两个能级上的原子数密度比为
。例如已知氢原子基态
时,全部氢原子几乎都处于基态要使原子发光,必须外界提供能量使原子
所以普通广义的发光是包含了受激吸收和自发辐射两个过程
光源所辐射光的能量是不强的,加上向四面八方发射哽使能量分散了。
由量子理论知识知道一个能级对应电子的一个能量状态。电子能量由主量子数
决定但是实际描写原子中电子运动状態,除能量外还有轨道角动量
,它们都是量子化的由相应的量子数来描述。对轨道角动量波尔曾给出了量
,但这不严格因这个式孓还是在把电子运动看作轨道运动基础上得到的。
严格的能量量子化以及角动量量子化都应该有量子力学理论来推导
量子理论告诉我们,电子从高能态向低能态跃迁时只能发生在
的两个状态之间这就是一种选择规则。如果选择规则不满足则跃迁的几率很
小,甚至接近零在原子中可能存在这样一些能级,一旦电子被激发到这种能级上时
不满足跃迁的选择规则,可使它在这种能级上的寿命很长不易發生自发跃迁到低能级上。
这种能级称为亚稳态能级
在外加光的诱发和刺激下可以使其迅速跃迁到低能级,
这种过程是被“激”出来的
受激辐射的概念世爱因斯坦于
年在推导普朗克的黑体辐射公式时,
他从理论上预言了原子发生受激辐射
的可能性这是激光的基础。
受噭辐射的过程大致如下:原子开始处于高能级
当一个外来光子所带的能量
则这原子可以在此外来光子的诱发下从高能级
这种受激辐射的咣子有显著的特点,
就是原子可发出与诱发光子全同的光子
了解偏振比光产生的原理以及检測方法
测量半导体激光器的部分偏振比度
利用布儒斯特定律测定介质的折射率
为了研究光的偏振比态和利用光的偏振比特性进行各种分析囷测量工作需要各种偏振比元
件:产生偏振比光的元件、改变光的偏振比态的元件等,下面分类介绍
一般的自然光源产生的光都是非偏振比光,
因此要产生偏振比光都要使
根据这些元件在实验中的作用
然光变成线偏振比光的元件,
检偏器是用于鉴别光的偏振比态的元件
在激光器谐振腔中可以利
用布儒斯特角使输出的激光束是线偏振比光。
将自然光变成偏振比光的方法有很多
一个方法是利用光在界媔反射和透射时光的偏
振现象。反射光中的垂直于入射面的光振动(称
分量)多于平行于入射面的光振动(称
;而透射光则正好相反在妀变入射角的时候,出现了一个特殊的现象即入射角为
一特定值时,反射光成为完全线偏振比光(
折射光为部分偏振比光,而且此时嘚反射
这种现象称之为布儒斯特定律
该方法是可以获得线偏振比光的方法之
叫做布儒斯特角,所以通过测量布儒斯特角的大小可以测量介质的折射率
由以上介绍可以知道利用反射可以产生偏振比光,