激光原理與技術(shù)各重點(diǎn)(基本補(bǔ)全)

1、個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用激光原理與技術(shù)期末總復(fù)習(xí)第 1 章1.激光產(chǎn)生的必要條件(粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布>2.激光產(chǎn)生的充分條件(在增益介質(zhì)的有效長(zhǎng)度內(nèi)光強(qiáng)可以從微小信號(hào)增長(zhǎng)到飽和光強(qiáng)>3.飽和光強(qiáng)定義 :使激光上能級(jí)粒子數(shù)減小為小信號(hào)值的1/2 時(shí)的光強(qiáng)為飽和光強(qiáng)4.譜線加寬的分類:均勻加寬和非均勻加寬兩種加寬的本質(zhì)區(qū)別？5 激光器泵譜技術(shù)的分類 :直接泵譜缺點(diǎn)：首先從基態(tài) E1 到激光上能級(jí)E3 往往缺乏有效途徑，即B13< 對(duì)光泵浦）或 13< 對(duì)粒子泵浦）太小，難以產(chǎn)生足夠的增益；其次即使存在E1 E3 的有效途徑，但同一過程可能存在由E1 到激光下能級(jí)E2 的有效途徑

2、，結(jié)果是W12/W13 太大難以形成粒子反轉(zhuǎn)分布。這些缺點(diǎn)是直接泵浦方式對(duì)很多激光器來說是不適用的。b5E2RGbCAP間接泵譜 :分為自上而下、自下而上和橫向轉(zhuǎn)移三中方式>間接泵譜的優(yōu)點(diǎn)：首先，中間能級(jí)具有遠(yuǎn)大于激光上能級(jí)的壽命，且可以是很多能級(jí)形成的能帶，因而，Ei 上很容易積累大量的粒子；其次，在有些情況下，將粒子從基態(tài)激發(fā)到Ei 的幾率要比激發(fā)到Eu 的幾率大得多，這就降低了對(duì)泵浦的要求；最后，依據(jù)選擇定則，可以使Ei 向 Eu 的弛豫過程比 Ei 向激光下能級(jí)Ei 的弛豫過程快得多 p1EanqFDPw6.頻率牽引有源腔中的縱模頻率總是比無(wú)源腔中同序數(shù)頻率更接近工作物質(zhì)的中心頻

3、率7.能畫出激光工作物質(zhì)三能級(jí)系統(tǒng)能級(jí)圖，說明能級(jí)間粒子躍遷的動(dòng)態(tài)過程？8.當(dāng)粒子反轉(zhuǎn)數(shù)大于零時(shí)，在激光諧振腔中能夠自激振蕩嗎？為什么？9. 激光的特性 (單色性、方向性、相干性和高亮度>10. 證明光譜線型函數(shù)滿足歸一化條件證明 :則11.激光器的輸出特性。<43 頁(yè)）？第 2 章1.光學(xué)諧振腔的分類和作用分類：能否忽略側(cè)面邊界，可將其分為開腔，閉腔以及氣體波導(dǎo)腔按照腔鏡的形狀和結(jié)構(gòu)，可分為球面腔和非球面腔是否插入透鏡之類的光學(xué)元件，或者是否考慮腔鏡以外的反射表面，可以分為簡(jiǎn)單腔和符合腔1 / 6個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用根據(jù)腔中輻射場(chǎng)的特點(diǎn)，可分為駐波腔和行波腔從反饋機(jī)理的不同，

4、可分端面反饋腔和分布反饋腔根據(jù)構(gòu)成諧振腔反射鏡的個(gè)數(shù)，可分為兩鏡腔和多鏡腔作用：提供軸向光波模的光學(xué)反饋；控制振蕩模式的特性2.光學(xué)諧振腔的損耗分類 :幾何損耗、衍射損耗、輸出腔鏡的透射損耗和非激活吸收、散射等其他損耗計(jì)算 :單程損耗：( D 為平平腔鏡面的橫向尺寸<反射鏡的直接） 兩鏡面直接的小角度L 兩鏡面直接的距離 <腔長(zhǎng)） >DXDiTa9E3d單程衍射p59 開始帶圖3.推導(dǎo)平平腔的兩個(gè)相鄰縱模的頻率間隔證明：4.以平 -平腔為例理解光學(xué)諧振腔橫模的形成過程5. 用 g 參數(shù)表示的諧振腔穩(wěn)定性條件6.高斯光束高斯光束既不是平面波、也不是一般的球面波，在其傳播軸線附近

5、可以近似看作是一種非均勻高斯球面波。在傳播過程中其曲率中心和曲率半徑不斷改變，其振幅和強(qiáng)度在橫截面內(nèi)始終保持高斯分布特性，強(qiáng)度集中在軸線附近，且等相面始終保持為球面。 RTCrpUDGiT2 / 6個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用計(jì)算 :第 3 章1.激光器的基本結(jié)構(gòu)激光器由工作物資、泵浦源、和光學(xué)諧振腔三個(gè)基本部分構(gòu)成工作物資：是激光器的核心，是激光器產(chǎn)生光的受激輻射、放大的源泉之所在泵浦源：為工作物質(zhì)中實(shí)現(xiàn)粒子反轉(zhuǎn)分布提供所需能源，工作物資類型不同，采用的泵浦方式亦不同光學(xué)諧振腔：為激光振蕩的建立提供正反饋，同時(shí)具有選模的作用，光學(xué)諧振腔的參數(shù)影響輸出激光束的質(zhì)量2.激光器的分類工作物質(zhì)：氣體激光

6、器、固體激光器、液體激光器、半導(dǎo)體激光器、光纖激光器、化學(xué)激光器、自由電子激光器工作方式：連續(xù)輸出和脈沖輸出3.He-Ne 激光器按諧振腔與放電管的放置方式分類:內(nèi)腔式、外腔式、半內(nèi)腔式4、 He-Ne 激光器最佳充氣條件：最佳充氣總氣壓與最佳He、 Ne 氣壓比5、氦氖激光器的譜線競(jìng)爭(zhēng)及抑制. um 譜線可以采用的方法？6.CO2 激光器輸出特性的顯著特點(diǎn)？輸出功率或能量相當(dāng)大，能量轉(zhuǎn)換效率高輸出波長(zhǎng)分布在918 m， 911 m 紅外波段中最重要的輸出波長(zhǎng)10.6 m 處于大氣傳輸?shù)拇翱?，有利于激光測(cè)距、激光制導(dǎo)、大氣通信等方面的應(yīng)用，且該波長(zhǎng)對(duì)人眼安全5PCzVD7HxA7、 LD 泵譜

7、固體激光器的優(yōu)點(diǎn).光譜匹配性好固體激光器總體效率高固體激光器體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝調(diào)方便，使用壽命長(zhǎng)8. LD 泵譜固體激光器的結(jié)構(gòu)和原理？結(jié)構(gòu)：直接端面泵浦：光纖耦合端面泵浦：側(cè)面泵浦 :原理： ?？9.He-Ne 激 光 器 半 內(nèi) 腔 式 結(jié) 構(gòu) 中 , 加 入 布 魯 斯特 窗 的 作 用 是 使 激 光 器 可 獲 得 線偏 振 光 輸 出 . 偏 振 度 一 般 大 于99%.jLBHrnAILg3 / 6個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用第 9 章10.調(diào) Q 和鎖模的區(qū)別<脈寬和峰值功率）,：調(diào) Q 技術(shù)是一種獲得高峰值功率、窄脈寬激光脈沖的技術(shù)11 調(diào) Q 技術(shù)可將激光器脈寬壓縮至

8、納秒量級(jí)<峰值功率達(dá)106W 以上）鎖模技術(shù)則可將激光脈寬進(jìn)一步壓縮至皮秒或者飛秒量級(jí)xHAQX74J0X12 諧振腔的品質(zhì)因數(shù)Q13 調(diào) Q 的基本原理？<267 頁(yè)）？=14 調(diào) Q 激光器的儲(chǔ)能方式分類？工作物資儲(chǔ)能調(diào)Q諧振腔儲(chǔ)能調(diào)Q15 帶偏振器的Pockels 電光調(diào) Q 激光器的結(jié)構(gòu)和工作原理、關(guān)鍵問題和解決的方法？結(jié)構(gòu)：工作原理關(guān)鍵問題：做好“關(guān)門”實(shí)驗(yàn)。調(diào)Q 激光器安裝好后，給KD*P 電光晶體加恒定的V1/4 電壓，并繞其光軸轉(zhuǎn)動(dòng)晶體，打激光。反復(fù)微調(diào)電光晶體，直至其x 軸 <或 y 軸）與偏振棱鏡的起偏方向平行、同時(shí)，適當(dāng)微調(diào)V /4 電壓值，直至發(fā)射激光

9、時(shí)，激光器完全不能振蕩。說明電光Q 開關(guān)已處于完全閉的狀態(tài)。LDAYtRyKfE準(zhǔn)確調(diào)整Q 開關(guān)打開的延時(shí)時(shí)間。接通電光晶體上的高壓退壓電路。發(fā)射動(dòng)態(tài)激光，微調(diào)氙燈開始泵浦到退去V1/4 電壓之間的延遲時(shí)間電位器，邊測(cè)量激光的強(qiáng)弱，邊微調(diào)延時(shí)電位器旋鈕，直到激光器輸出最強(qiáng)為止16 可飽和吸收染料調(diào)Q 原理？是利用可飽和吸收介質(zhì)的吸收特性，將其置于諧振腔內(nèi)，通過控制腔內(nèi)的吸收損耗來4 / 6個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用實(shí)現(xiàn) Q 值突變。 Zzz6ZB2Ltk17 鎖模的定義包含的兩個(gè)方面的內(nèi)容：各種振蕩縱模初相位鎖定，即；各振蕩縱模頻率間隔相等并固定為18 鎖模脈沖的特性<熟悉）？19 實(shí)現(xiàn)鎖

10、模的主要方法？主動(dòng)鎖模、被動(dòng)鎖模、同步泵浦鎖模、自鎖模20 相位調(diào)制鎖模中相位調(diào)制器的作用？一種頻移,即振蕩光波每一次通過相位調(diào)制器便會(huì)產(chǎn)生一定的頻移、除特殊時(shí)刻外沒經(jīng)過調(diào)制器的光波頻移為零外，其余時(shí)刻通過的光波，每經(jīng)過調(diào)制器一次，便產(chǎn)生相對(duì)于中心頻率v0 向大或向小的方向的頻移。dvzfvkwMI121 同步泵譜鎖模是通過調(diào)制諧振腔內(nèi)的增益來實(shí)現(xiàn)的，22 同步泵譜鎖模的定義和要求？用一臺(tái)鎖模激光器輸出的鎖模脈沖序列為種子脈沖，去泵浦另一臺(tái)激光器并實(shí)習(xí)鎖模，稱為同步泵浦鎖模，要求被泵浦激光器與泵浦激光器兩者之間諧振腔長(zhǎng)度相等或是其整數(shù)倍rqyn14ZNXI23 主動(dòng)鎖模的基本原理？在諧振腔中插

11、入一個(gè)受外界信號(hào)控制的調(diào)制器，用一定的調(diào)制頻率周期性地改變腔內(nèi)振蕩模的振幅或相位。 EmxvxOtOco第 7 章1光學(xué)倍頻的定義又稱光學(xué)二次諧波，是指由于光與非線性媒質(zhì)<一般是晶體）相互作用,使頻率為的基頻光轉(zhuǎn)變?yōu)? 的倍頻光的現(xiàn)象。這是一種常見而重要的二階非線性光學(xué)效應(yīng)SixE2yXPq52相位匹配因子3增大倍頻轉(zhuǎn)換效率可采取的措施？倍頻轉(zhuǎn)換效率正比于入射的基頻光波的光強(qiáng)I 1(0> ，倍頻轉(zhuǎn)換效率正比于有效倍頻計(jì)劃系數(shù)的平方d2eff在 k=0 的情況下，即實(shí)現(xiàn)相位匹配的條件下倍頻轉(zhuǎn)換效率最高倍頻轉(zhuǎn)換效率正比于包含L 的“ sinc”函數(shù)的平方倍頻轉(zhuǎn)換效率與非線性晶體的長(zhǎng)度有

12、關(guān)，4相干長(zhǎng)度5實(shí)際應(yīng)用中常采用的兩種實(shí)現(xiàn)相位匹配的方法？<297 頁(yè)）<1）角度相位匹配：是使參與非線性相互作用的光波在非線性介質(zhì)的某個(gè)特定方向上傳播，該方向上基頻光波和倍頻光波的折射率相同。6ewMyirQFL<2）溫度相位匹配：非線性晶體的所有四個(gè)參數(shù)n1on1en2on2e 都與溫度有關(guān)，原因是外部因素的改變會(huì)影響晶體的晶格空間，從而導(dǎo)致折射率的變化。因此對(duì)于某些非線性晶體可以通過改變晶體的溫度實(shí)現(xiàn)相位匹配< k=0 ）。當(dāng)然這種情況下 的選取也很重要，一般情況下溫度相位匹配選在 =90 °的情況下實(shí)現(xiàn)，通過改變飛線性晶體的溫度可以在不同的波長(zhǎng)處滿足 k=0 和 =90 °的條件。這種實(shí)現(xiàn)90°方向上的相位匹配方法也稱為非臨界相位匹配，實(shí)現(xiàn)90°相位匹配所需的溫度稱為相位匹配溫度。在非臨界相位匹配條件下，倍頻離散效應(yīng)不再存在kavU42VRUs6倍頻工作物質(zhì)的選擇原則？ <303 頁(yè)）5 / 6個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用1.不具有對(duì)稱中心2.具有較大的非線性極化系數(shù)3.能以一定的方式實(shí)現(xiàn)相位匹配4.所選用的非線性晶體應(yīng)對(duì)基頻光和倍頻光透明5.為了使倍頻晶體能承受足夠的基頻入射功率，要求晶體的抗破壞閾值要盡可