激光原理期末復(fù)習(xí)

1、.激光原理期末復(fù)習(xí)（2014-6）第一章：概述1. 激光的特性：方向性好、單色好、相干性好、亮度高；方向性、單色性、相干性、亮度的定義；為什么具有這些特性？2. 相干長(zhǎng)度的概念及計(jì)算：第二章：激光產(chǎn)生的基本原理1. 自發(fā)輻射、受激吸收、受激輻射概念；三種躍遷幾率的定義式及計(jì)算；自發(fā)輻射和受激輻射的區(qū)別；三個(gè)愛(ài)因斯坦系數(shù)之間的關(guān)系。2. 激光產(chǎn)生的兩個(gè)基本（必要）條件：粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，光學(xué)諧振腔（減少模式數(shù)量）；激光產(chǎn)生的兩個(gè)充分條件：閾值條件，增益飽和。為什么要具備這些條件？3. 以紅寶石和Nd:YAG為例，分析三能級(jí)系統(tǒng)和四能級(jí)系統(tǒng)的構(gòu)成、特點(diǎn)；如何實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布？4. 增益系數(shù)的定義和受激

2、輻射光放大的概念。5. 激光器的基本組成：工作物質(zhì)、諧振腔、泵浦源；各部分所起的作用。第三章：光學(xué)諧振腔與激光模式1. 光學(xué)諧振腔的構(gòu)成：由全反射鏡和部分反射鏡放置在工作物質(zhì)兩端；特點(diǎn)：側(cè)面開(kāi)放。2. 共軸球面腔的穩(wěn)定性條件；穩(wěn)定腔、非穩(wěn)腔、臨界腔的含義。3. 激光縱模的概念，縱模間隔。4. 激光橫模的概念，橫模形成的原因，幾個(gè)低階橫模的光強(qiáng)分布圖樣。5. 光學(xué)諧振腔的損耗種類(lèi)：幾何損耗，衍射損耗，透射損耗，非激活吸收損耗和散射損耗；衍射損耗和透射損耗的計(jì)算；損耗的最主要描述方法-平均單程損耗因子。6. 自再現(xiàn)模的概念；自再現(xiàn)模積分方程；積分方程解的物理意義-本征函數(shù)代表光場(chǎng)分布，本征值與損耗

3、和相位滯后相聯(lián)系。7. 方形鏡對(duì)稱(chēng)共焦腔和圓形鏡對(duì)稱(chēng)共焦腔的模式特征：基模的光腰半徑、鏡面上的光束半徑、橫截面上的光場(chǎng)分布、波面曲率半徑、發(fā)散角、諧振頻率； 9. 一般穩(wěn)定球面腔的模式特征：等價(jià)共焦腔概念、共焦參數(shù)、基模光腰半徑、光腰位置、發(fā)散角、諧振頻率的計(jì)算；平凹腔共焦參數(shù)和光腰半徑的計(jì)算。第四章：高斯光束1. 基模高斯光束的表示形式、基本性質(zhì)，與普通球面波的區(qū)別。2. 高斯光束的特征參量：光腰半徑和光腰位置，某一位置的光束半徑和波面曲率半徑，q參數(shù)表示法。它們之間的關(guān)系。3. 高斯光束的聚焦：焦斑大小和焦斑位置的計(jì)算。第五章：激光工作物質(zhì)的增益特性1. 譜線加寬線型函數(shù)、線寬的定義式；均

4、勻加寬和非均勻加寬的特點(diǎn)，表示式；氣體原子自然加寬、碰撞加寬和多普勒加寬的形成原因，線型函數(shù)和線寬計(jì)算： ， 2. 速率方程的意義；三能級(jí)系統(tǒng)和四能級(jí)系統(tǒng)單模速率方程。3. （1）增益系數(shù)：，與反轉(zhuǎn)粒子數(shù)成正比。（2）增益飽和概念，均勻加寬介質(zhì)的增益飽和-增益曲線均勻下降，非均勻加寬介質(zhì)增益飽和的特點(diǎn)-形成燒孔效應(yīng)。 （3）均勻加寬介質(zhì)的小信號(hào)增益系數(shù)和大信號(hào)增益系數(shù)： （4）非均勻加寬介質(zhì)的小信號(hào)增益系數(shù)和大信號(hào)增益系數(shù)： 第六章：激光器的工作特性1. 激光器的振蕩閾值：（1）閾值增益系數(shù)；(2) 反轉(zhuǎn)粒子數(shù)閾值，l為介質(zhì)長(zhǎng)度。2. 泵浦閾值：三能級(jí)系統(tǒng)和四能級(jí)系統(tǒng)連續(xù)激光器的閾值泵浦功率和

5、脈沖激光器的閾值泵浦能量。3. 均勻加寬和非均勻加寬介質(zhì)振蕩（起振）縱模數(shù)的計(jì)算。4. 均勻加寬介質(zhì)激光器的輸出模式：模式競(jìng)爭(zhēng)-理想情況下單縱模輸出，反轉(zhuǎn)粒子數(shù)空間燒孔效應(yīng)引起多縱模輸出。5. 非均勻激光器的輸出模式：多縱模輸出。6. 連續(xù)激光器的輸出功率：（1）均勻加寬介質(zhì)單縱模（中心頻率）輸出功率：（2）非均勻激光器的輸出功率：非中心頻率： 中心頻率：（3）蘭姆凹陷7. 脈沖激光器弛豫振蕩-尖峰結(jié)構(gòu)，形成原因。第七章：激光特性的控制與改善1. 模式選擇（1）激光縱模選?。憾糖环?，F(xiàn)-P標(biāo)準(zhǔn)具選模，復(fù)合腔選模。（2）激光橫模選取：小孔光闌法-小孔大小的計(jì)算。（3）激光譜線選?。呵荤R鍍膜法，插

6、入色散元件法。2. 調(diào)Q技術(shù)（1）調(diào)Q的基本思想。（2）調(diào)Q技術(shù)：電光調(diào)Q、聲光調(diào)Q、可飽和吸收體調(diào)Q。（3）調(diào)Q脈沖的能量、脈沖寬度、峰值功率與哪些因素有關(guān)？3. 超短脈沖技術(shù)（1）鎖模的基本原理：多縱模振蕩、縱模等間隔、相位差恒定。（2）脈沖周期、寬度、峰值功率的計(jì)算。（3）鎖模方法：主動(dòng)鎖模（利用聲光效應(yīng)的振幅調(diào)制鎖模），被動(dòng)鎖模（可飽和吸收體鎖模），自鎖模（克爾透鏡鎖模）4. 激光穩(wěn)頻：引起頻率漂移的原因-腔長(zhǎng)和折射率變化，穩(wěn)頻方法蘭姆凹陷穩(wěn)頻。5. 激光調(diào)制技術(shù)（1）激光調(diào)制的概念和特點(diǎn)，外調(diào)制的方法-電光調(diào)制、聲光調(diào)制、磁光調(diào)制，內(nèi)調(diào)制（直接調(diào)制）的應(yīng)用-半導(dǎo)體激光器。（2）電光效應(yīng)的概念-晶體在外加電壓作用下，折射率發(fā)生各向異性改變，從而引起通過(guò)它的光的偏振態(tài)變化；電光效應(yīng)的應(yīng)用-電光調(diào)Q、主動(dòng)鎖模、電光調(diào)制；半波電壓的意義和計(jì)算。（3）聲光效應(yīng)、聲光強(qiáng)度調(diào)制的原理和方法。第八章：典型激光器1. 固體激光器（1）泵浦方式：燈泵浦、LD泵浦的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。（2）紅寶石激光器的能級(jí)結(jié)構(gòu)、吸收譜、發(fā)射譜、激光波長(zhǎng)。（3）Nd：YAG激光器的能級(jí)結(jié)構(gòu)、吸收譜、發(fā)射譜、激光波長(zhǎng)。（4）摻鈦藍(lán)寶石激光器的發(fā)光機(jī)理，熒光線寬，可調(diào)諧特性。2. 氣體激光器（1）氦氖激光器