實驗名稱：太赫茲激光穩定輸出控制原理

　　測試設備：電壓放大器、THz激光探測器、數據采集卡等。

　　實驗過程：

　　圖1：THz激光穩定控制系統結構

　　THz激光稳定控制系统原理如图1所示，主要包括THz激光探测器，数据采集卡，電壓放大器。其中THz激光功率计探测到THz激光后得到直流電壓信号。由计算机图形化编程Labview控制的数据采集卡对THz激光功率信号进行采集，并对采集到的信号进行分析，并给出误差電壓信号控制数据采集卡上的D/A转换器输出模拟電壓信号，经電壓放大器放大后反馈至泵浦激光器谐振腔的压电陶瓷上。若電壓增加，功率增加，则電壓变化方向不变，電壓继续增加，若功率降低则電壓变化方向反向。使THz激光功率始终保持在极大值的位置。我们称之为极大值法，流程图如图2所示。

　　圖2：THz激光穩定控制系統流程示意圖

　　測試結果：

　　圖3：光泵THz激光主動穩定控制裝置

　　实验装置如图3所示，THz激光器采用直流激励的机械斩波调QCO2激光器作为泵浦源，调节光栅角度输出谱线9P(36)支，重复频率20kHz时，得到泵浦激光的平均功率最高为6.7W。在THz振荡器内充入甲醇工作气体，工作气压15Pa获得脉冲THz激光最高平均功率为7.2mW。THz激光经高阻硅镜片分束后，一束THz激光反射至P4型热释电探测器，探测到的脉冲信号送至控制系统经放大及整流电路后由计算机控制的采集卡采集電壓信号分析電壓变化后给出误差電壓信号经電壓放大器放大后反馈至泵浦激光器谐振腔压电陶瓷从而调节泵浦激光的频率，使THz激光稳定在极大值的位置。另一束THz激光透过硅片后入射至THz激光功率计，通过计算机实时记录监视THz激光的功率变化情况。

　　圖4：THz激光自由運轉功率的漂移

　　實驗中，光泵THz激光系統處于自由運轉的狀態時，在15分鍾內測量並記錄了THz激光功率的變化情況，實驗結果如圖4所示，THz激光功率變化範圍爲1.5mW~6mW，變化具有一定的隨機性，率變化速度最大0.088mW/s，功控制系統響應時間小于50ms，控制電壓步長最小爲500V/4096=0.12V，滿足控制精度的要求，通過計算激光功率穩定度爲0.75。壓電陶瓷最大伸縮量10?m，因此壓電陶瓷電壓在0~500V變化時，對于F-P諧振腔及波長爲9.69?m的泵浦激光而言，泵浦激光頻率的變化周期大于2s，滿足調諧要求。泵浦激光器的諧振腔長度爲1.5m，自由光譜範圍約爲100MHz，甲醇氣體共振吸收頻率距泵浦激光譜線中心+24MHz左右，位于泵浦激光可調諧範圍內。可粗略的估算最佳泵浦頻率處泵浦激光功率大約處于最大功率和最小功率之間。

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