校正”，输入偏差值进行校正。输入实际中心波长与标准中心波长的差值，然后点击“确定”即可。

8） 关闭氘灯电源，撤下氘灯。并将狭缝宽调到0.1mm-0.2mm

（2）观测半导体激光器的波长及谱线 实验步骤：

1. 谱线校准以后即可测量待测物。打开半导体激光器电源，并确保激光对准狭缝

2. 选择“波长检索”，输入要检测的波长值，然后点击“一次采集”进行采集，可得到谱线分布图。如果用户测量时有连续性的要求，则可“选择采集”中的“连续采集”选项。“连续采集”是在当前光谱进行连续性记录，时时刷新。不过采用连续采集后，“放大”，“缩小”，“刻度扩展”以及“光谱平滑”等选项不适用。

3. 得到稳定的光谱曲线后，点击“显示参数”查看所测量的基本信息，得到数据后可以通过软件所带的“保存”和“打印”功能对谱线图进行保存和打印。 4. 关机。先关掉电控箱的电源，然后再关闭软件界面。 使用多通道光栅光谱仪注意事项：

1. WDS-6多通道光栅光谱仪的测量范围是300-900nm，所以在波长检索时输入值不能超过量程。

2. 如果检索不到对应波长的光谱，先确定波长是否输入正确，如果无误，则可以调节软件界面右上方的档次，然后进行重新采集，看是否能够得到对应光谱。

3. 为了测试准确一般采用多次测量取平均值的方法。对待测物进行多次测量，每次测量后将数据存储，利用“数据处理”下拉单“谱线运算”中的“谱线平均运算”获得平均值：选择要去平均运算的图谱，然后点击“打开”即可。

4. 点击“峰值检索”，提示输入峰值高度，输入峰值高度后点击确定后即显示峰峰值峰谷值，输入值越小显示的峰值和峰谷值越多。

5. 当仪器运行过程中遇到不正常现象时，可点击“系统操作”中的“系统复位”，对系统进行重新复位，消除影响。

6. 为延长使用寿命，狭缝宽度最大不超过2mm，仪器测量完毕或平常不使用时，狭缝最好调节到0.1mm-0.2mm左右。

2测量半导体激光器工作时的功率、电压、电流

本实验需要万用表配合使用 实验步骤：

1. 调节好万用表，功率计的量程，测电压时一般取v级，测电流时调到mA级，并且将电源的电压旋纽旋到最左端，即电压最小处。

2. 打开半导体激光器电源，顺时针调整工作电压，记录多个状态下的电压、电流和功率值。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 V（V） I（mA） P（mW） 3．通过作图，得到激光器阈值电流Ith

4. 利用得到的数据，计算功率效率和外量子微分效率（波长计算为650nm）； 5. 将工作电旋钮逆时针旋转到最小，关机。

3半导体激光器的偏振态

实验主要应用：半导体激光器，偏振片，功率计

实验步骤：

1. 按图8连接好并放置好元件

图8

2. 打开半导体激光器电源，电压调至最高，使其激光光束通过偏振片，并用功率计接收。 3. 调节偏振片的角度，使功率计示数最大，记下该示数和此时偏振片的刻度值。

4. 继续调节偏振片的角度，当功率计示数最小的时候，记下该示数和此时偏振片的刻度值. 5. 关闭半导体激光器的电源。

6. 验证两次偏振片的刻度相差是否为90度，计算功率示数最大值与最小值之比，该比值表征了该半导体激光器的偏振态。

4半导体激光器的发散角测量

实验主要应用：精密转台 实验步骤：

1. 将半导体激光器置于转台中央，依次为垂直结面方向和平行结面方向。 2. 将光斑打在白屏上，在光斑边缘一侧做一标记，读出转台的读数。 3. 转动转台，使光斑的另一侧边缘转到标记处，读出此时转台的读数。 4. 两读数之差近似为半导体激光器的发散角。 5. 依次在近场和远场分别测量。

思考题

1. 在测量激光光谱的实验中调节狭缝的宽度，并观察不同狭缝宽度下对应的谱线,看发生什么变化，并解释原因。

2. 调节半导体激光器强度，并观察不同光强下对应的谱线，看发生什么变化，并解释原因。

3. 体会发散角测量近场和远场有什么区别，为什么。

实验4 全息光栅的制作及参数特性检测

实验目的

1. 了解光栅的主要特性及全息光栅的原理； 2. 复习用马赫-曾德干涉仪搭光路并拍照； 3. 学习对全息光栅的后处理。 4. 用光栅测光波波长

基本原理 1.光栅的基本特性

由于光栅在结构上具有空间周期性，好似一块由大量等宽、等间距并相互平行的细狭缝（或刻痕）组成的衍射屏，因此，光栅的基本原理和多缝衍射原理相似。

在图1中，S为一缝光源，它处于透镜L1的焦平面上，如果L1的主轴正好通过狭缝的中心线并相互平行，则缝光源通过L1后输出平行光。G为光栅，它具有N条宽度为a的透射缝，相邻狭缝间的不透光部分的宽度为b。自L1出射的平行光垂直地照射到光栅G上，透镜L2将与光栅法线方向成θ角的衍射光，会聚于L2焦平面F的P处。在P处产生亮条纹的条件是：

dsinθ＝kλ （1）

图1

这就是我们通常所说的光栅方程。式中，θ为衍射角，λ是所用光源的波长，k是光谱的级次（k＝0，±1，±2，···），d＝a＋b，是光栅常数。衍射角θ＝0时，级次k＝0，任何波长都满足在该处为极大的条件，所以，θ＝0处出现中央亮条纹。对于k的其他数值，符号“±”表示两组光谱，由中央亮条纹向左右对称地分布。当已知所用光源的波长λ，测出与某一级次k值对应的θ角后，就可由（1）式求出光栅常数d。同样，已知d，测出k级的衍射角θ后，亦可求得相应的波长λ＝dsinθ/k。

若自L1出射的平行光不与光栅表面垂直时，光栅方程式应写成：

d(sinθ－sini)＝kλ（k＝0，±1，±2，···） （2）

式中i为入射光与光栅法线的夹角。所以在利用（1）式时，一定要保证平行光垂直入射，

否则必须利用（2）式。

除了光栅常数外，分辨本领、角色散率和衍射效率也是描述光栅特性的三个重要参数。分辨本领R的定义为：

R=

? （3） ??其中，?为谱线的平均波长，??为刚好可分辨的两条谱线的波长差。由瑞利判据可以证明：

R?kN?kl （4） d式中，k为级次，N为光栅上受到光波照明的透缝总数，l为受光面的宽度，d为光栅常数。

由（4）式可知：光栅在使用面积(宽度一定的)一定的情况下，使用面积内的刻线数目越多，分辨率越高; 对有一定光栅常数的光栅，有效的使用面积越大，刻线数目越多谱线越细锐，分辨率越高；高级数比低级数的光谱有较高的分辨本领。由于通常所用光栅的光谱级数不高，所以光栅的分辨本领主要取决于有效的使用面积内的刻线数目N。 光栅的角色散率D的定义为

D??? （5） ????为刚能分辨的两条谱线的衍射角之差，也就是说，角色散率等于单位波长间隔内两

个刚可分辨的单色谱线间的角间距。对（1）式两边取微分，便可得到

D?k （6）

dcos?此式表明，除了波长（表现在衍射角?的大小上）的影响外，级次越高，d越小（即单位宽度的光栅上透光缝的条数越多），角色散率D越大。

2.全息光栅

当参考光波和物光波都是点光源且与全息干板对称放置时可以在干板上形成平行直条纹图形，这便是全息光栅。采用线性曝光可以得到正弦振幅型全息光栅。从光的波动性出发，以光自身的干涉进行成像，并且利用全息照相的办法成像制作全息光栅，这是本节的内容。 用全息方法制作光栅, 实际上就是拍摄一张相干的两束平行光波产生的干涉条纹的照相底片, 如图1所示,当波长为λ的两束平行光以夹角θ交迭时, 在其干涉场中放置一块全息干版H , 经曝光、显影、定影、漂白等处理, 就得到一块全息光栅。相邻干涉条纹之间的距离即为光栅的空间周期d (实验中常称为光栅常数) 。