利用光栅测半导体激光波长

第２６卷第６期　大学物理实验　Ｖｏ１．２６　Ｎｏ．６　Ｄｅｃ．２Ｏ１３　２０１３年１２月　ＰＨＹｓＩＣＡＬ　ＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴ　０Ｆ　ＣＯＬＬＥＧＥ　文章编号：１００７—２９３４（２０１３）０６—００１３—０２　利用光栅测半导体激光波长　刘诗然，李哲贤，林上金　，胡（解放军理工大学，江苏南京２１１１０１）　澄　摘　关键要：依据光栅衍射原理，采用玻璃圆柱把半导体激光扩束成片光源，通过分光计测量激光光谱　词：光栅；半导体激光；玻璃圆柱；扩束　文献标志码：Ａ　谱线的衍射角，测定半导体激光波长。这种方法操作简单实用，具有较高的测量精度。　中图分类号：ＴＰ　２１２　随着激光技术的发展，激光已应用于现代生　活的诸多方面。激光在军事上的应用范围也不断　扩大ｌ】］。杨秀芳Ｅ。］等设计了一种基于Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒ—　Ｏｔ干涉波长测量仪，可对半导体激光的波长精确　测量；但由于干涉法的远场测量设备结构过于复　杂并且可靠性差，因此，近年来利用光栅进行激光　波长测量的研究报道大量出现，但大多数测量方　法仅限于理论探索［３　］。实验室常利用光谱仪和　迈克耳逊干涉仪等测量激光波长，可以很精确地　图１实验装置　ｃ・ｓｉｎ　一姒，ｋ一±１，±２，±３…　（１）　得到其波长值。但是，通过光栅衍射光谱谱线来　测量半导体激光波长的报道却不多见。本文利用　玻璃圆柱把半导体激光扩束成片光源，基于分光　计实现了半导体激光波长的光栅测量。　式中　是衍射角，ｄ是光栅常数，ｋ是光谱的级数。　利用６００条规格的光栅，测量不同光谱谱线的衍　射角，即可得到半导体激光波长。　２　实验与结果　１　测量原理　实验装置如图１所示，１为分光计，２为半导　２．１　测定光栅常数　利用汞光谱的绿光光谱波长公认值　ｏ一５４６．０７　ｎｍ，所用光栅标称值ｃ一１／ｄ一　６００条／ｍｍ。测量值如表１所示。其中，　＝＝＝　体激光器及电源，３为玻璃圆柱，４为光栅，５为望　远镜。　根据夫朗和费衍射理论，可得光栅方程，　１［　一１０一。Ｉ＋Ｊ　卜０２　１］。　表１测量光栅常数　＝＝＝　一１６２０　ｎｍ　一逝　收稿日期：２０１３—０８—０７　＊通讯联系人　１４　利用光栅测半导体激光波长　一１　ｖ　＿＿八　２．２　测定半导体激光波长　在测量光栅常数的基础上，测量半导体激光　波长。波长标称值　一６５０　ｎｍ，测量值如表２所　一０．５×１０　ｎｍ　。．．ｄ一（１６．２±０．５）×１０　ｎｍ；　Ｅａ一±３　示。其　一　１［Ｉ　一　一　Ｉ＋Ｉ　＋，　，＿　１］。　表２测量激光波长　计算测量结果　．。・。　・．　＝　一６３７．７　ｎｍ　１一ｄ・ｓｉｎｐｌ一６３７．５　ｎｍ；　。一　一６３７．９　ｎｍ　ｖ一—ｑ￣ｌ　＋ｄ　２一吉×　一０．２×１０　ｎｍ　一（　．１　８　０±．　－２）Ｘ×　　Ｅ一１０　ｎｍ；Ｅ一±０±．．　３　参考文献：…’…。　６３［１］童瑛．军用ｃ（）２激光器的发展［Ｊ］，现代兵器，１９９１，　３结　论　５：３８—４０．　［２］杨秀芳，王小明，刘月明，郭彦珍．半导体激光Ｆａｂ—　从测量结果看，半导体激光波长测量值的相　对不确定度仅为０．３　，表明这种测量方法是比　较准确的。但波长的测量结果偏离标称值近　ｒｙ－Ｐｅｒｏｔ干涉波长的微位移测量仪［Ｊ］．光子学报，　２００５，３４（６）：９１６－９１８．　［３］付林，张记龙，王志斌．光栅衍射法实时测量脉冲激　光波长和方向［Ｊ］．光子学报，２００５，３２（７）：３０—４１．　［４］吴世春，彭华．超声光栅的原理与制作［Ｊ］．大学物理　实验，２０１２，２：１０—１２．　１０　ｎｍ，主要是由于光栅常数的测量值偏小所导　致的。　Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｌａｓｅｒ　Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ｗｉｔｈ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｇｒａｔｉｎｇ　ＬＩＵ　Ｓｈｉ－ｒａｎ，ＬＩ　Ｚｈｅ—ｘｉａｎ，ＬＩＮ　Ｓｈａｎｇｊ　ｉｎ，ＨＵ　Ｃｈｅｎｇ　（ＰＩ　Ａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｎａｎｊｉｎｇ　２１１１０１）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｇｒａｔｉｎｇ　ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ，ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ａ　ｇｌａｓｓ　ｃｙｌｉｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　ｌａｓｅｒ　ｂｅａｍ　ｅｘｐａｎｄｅｒ　ｐｉｅｃｅ　ｌｉｇｈｔ　ｓｏｕｒｃｅ，ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ　ｔｏ　ｍｅａｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ　ａｎｇｌｅ　ｏｆ　ｄｉｆｆｒａｅ—　ｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｇｒａｔｉｎｇ，ｔｏ　ｍｅａｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　ｌａｓｅｒ　ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ．Ｔｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｓｉｍｐｌｅ　ａｎｄ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｗｈｉｃｈ　ｈａｓ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｏｐｔｉｃａｌ　ｇｒａｔｉｎｇ；ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　ｌａｓｅｒ；ｇｌａｓｓ　ｃｙｌｉｎｄｅｒ；ｂｅａｍ　ｅｘｐａｎｄｅｒ