激光原理答案第六版復(fù)習(xí)答案

1、受激發(fā)光的躍遷幾率W21與愛因斯坦系數(shù)是什么關(guān)系？答：W21B21什么是同Q激光的開關(guān)比怎樣通過改變開關(guān)比來提高Q值？答：開關(guān)比是ni/nt;1、提高損耗比h/.2、提高泵浦功率3、延長壽命2怎樣改變氦氖激光器的腔長來增加縱模的間距，從而減少縱模數(shù)？答：根據(jù)公式 Vq=c/(2L)腔長L減少，Vq增加對于實(shí)際的四能級激光工作物質(zhì)，在速率方程中經(jīng)常略去E3能級躍遷至E0能級的S30和A30，為什么？答 ：對于實(shí)際的激光工作物質(zhì)，因?yàn)镾30，A30<<S32，所以經(jīng)常略去S30和A30.調(diào)Q激光達(dá)到哪兩個目標(biāo)？答：為了得到高的峰值功率和窄的單個脈沖。實(shí)現(xiàn)調(diào) Q激光有哪些方式？答：常用的

2、調(diào) Q方法有轉(zhuǎn)鏡調(diào)Q,電光調(diào) Q，聲光調(diào)Q與飽和吸收調(diào)Q等。1,高斯光束的q復(fù)變量怎樣表達(dá)？答：高斯束的q參數(shù)都起著和普通球面波的曲率半徑R一樣的作用，因此有時又將q參數(shù)稱為高斯束的復(fù)曲率半徑。表達(dá)式為 ：書上77頁第二段 (2.10.12) 式。2,什么是激光的閾值行為？常有的有哪些物理量？答：當(dāng)g0=A時，時腔內(nèi)光強(qiáng)維持在初始光強(qiáng)I0的極其微弱的水平上，這稱為閾值振蕩行為。它的物理量有：閾值反轉(zhuǎn)集居數(shù)據(jù)密度，閾值增益系數(shù)，連續(xù)或長脈沖激光器的閾值泵浦功率。（第一問在書上18頁倒數(shù)第二段，第二問是書上163165頁的標(biāo)題）1. 常用的臨界腔有哪些？（P37頁下面）答：（1）.平行平面腔；（2

3、）.共心腔。2. 共軸球面腔的穩(wěn)定條件是什么？（P36頁（2.2.19）（2.2.20）答：共軸球面腔的穩(wěn)定條件是：或：受激發(fā)光的特征是什么？受激輻射：當(dāng)原子處于激發(fā)態(tài)E2時，如果恰好有能量 （這里E2 ）E1）的光子射來，在入射光子的影響下，原子會發(fā)出一個同樣的光子而躍迂到低能級E1上去，這種輻射叫做受激輻射。受激輻射放出光子就是受激發(fā)光受激發(fā)光的特征就是激光的特性：相干性。常用的ND，YAG激光器的加寬是什么類型？ND,YAG激光器為固體激光器，固體激光器工作物質(zhì)的譜線加寬主要是晶格振動引起的均勻加寬和晶格缺陷引起的非均勻加寬1.高斯光束的q分量是什么?(75頁)答:是高斯光束的復(fù)曲率半徑

4、.其定義式為1/q(z)=1/R(z)-i入/(w2(z).2.什么是自再現(xiàn)模?(40頁)答:我們把開腔鏡面上的經(jīng)一次往返能再現(xiàn)的穩(wěn)態(tài)場分布稱為開腔的自再現(xiàn)模.1、 光放大物質(zhì)的增益系數(shù)定義是什么？【P188-189】答：連續(xù)激光器： 其中和分別為輸入光強(qiáng)和功率；和分別為增益工作物質(zhì)長度為的放大器的輸出光光強(qiáng)和功率。2、 ASE是什么？【P201】答：放大的自發(fā)輻射。菲涅耳基爾霍夫衍射積分2、衍射積分公式 基爾霍夫：用數(shù)學(xué)公式描述出惠更斯菲涅耳原理3、鏡面場的積分公式應(yīng)用到開腔的兩個鏡面上的場，經(jīng)j次渡越后：4.對于實(shí)際的四能級激光工作物質(zhì)，在速率方程中經(jīng)常略去E3能級躍遷至E0能級的S30和

5、A30，為什么？S32能略去嗎？為什么？答：對于實(shí)際激光工作物質(zhì)，有為簡化起見，在速率方程中略去S30和A30的影響。（P145）因?yàn)镾32是主要的泵浦，所以是不能略去。6.方形鏡共焦腔的自再現(xiàn)模用于什么函數(shù)描述？（P58）答：用厄米特高斯光束函數(shù)描述。1,放大物質(zhì)的增益系數(shù)定義為什么？增益系數(shù)定義為所以g表示通過單位長度激活物之后光強(qiáng)增長的百分?jǐn)?shù)。P16頁2.激光的相干時間和單色性的關(guān)系是什么？即單色性越高，相干時間越長。P21頁為基模高斯光束的腰斑半徑；稱為高斯光束共交參數(shù);為與傳播軸線相交于點(diǎn)的高斯光束等相位面的曲率半徑；是與傳播軸線相交于點(diǎn)的高斯光束等相位面上的光斑半徑。1 描述高斯光

6、束參量有哪些？P71-72答：1 ）用參數(shù)或者及束腰位置表征高斯光束； 2 ）用參數(shù)和表征高斯光束； 3 ）用定義的參數(shù)表征高斯光束。2 高斯光束的特征是什么？p71-72答：， 當(dāng)z=0時；，表明束腰所在處的等相位面為平面；當(dāng)z=時；時表明離束腰無限遠(yuǎn)處的等相位面試平面，且曲率中心在束腰處；當(dāng) z=時，且達(dá)到最小值；當(dāng)時，表明等相位面的曲率中心在區(qū)間上；當(dāng)z>,z,表明等相位面的曲率中心在區(qū)間上。1. 什么是調(diào)Q激光的開關(guān)比？怎樣通過調(diào)Q比來提高開關(guān)值？ 答：開關(guān)比pm 1：損耗比提高 既 2：提高泵浦 即 3：延長一二能級壽命 即2. 受激發(fā)光的躍遷幾率W21與愛因斯坦系數(shù)的關(guān)系是什

7、么？ 答：受激輻射躍遷發(fā)出的光波稱為受激輻射 受激輻射躍遷概率為 1、放大的自發(fā)輻射（ASE）有什么特點(diǎn)?試與自發(fā)輻射（SP）和受激輻射（ST）進(jìn)行比較。特點(diǎn)：具有較高的功率，其譜寬又窄于自發(fā)輻射，并具有一定的方向性。放大的自發(fā)輻射的方向性和譜線寬度介于SP和ST二者之間。2、什么情況下l、nG,G與l、n成指數(shù)增加關(guān)系，G與信號光強(qiáng)無關(guān)？大信號：G與光強(qiáng)無關(guān) 小信號：G與光強(qiáng)有關(guān)3、ND:YAG激光器一般采用什么方式泵浦（橫向或縱向）？光纖放大器呢？Nd:YAG激光器 :端面泵浦和側(cè)面泵浦,光纖放大器泵浦方式同向泵浦、反向泵浦、雙向泵浦4、常用什么物理效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)激光調(diào)Q？答：轉(zhuǎn)鏡調(diào)Q，電光調(diào)

8、Q，聲光調(diào)Q，飽和吸收調(diào)Q5、常用什么物理效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)激光鎖模？ 答;主動鎖模、被動鎖模與自鎖模 P236 6、試述被動調(diào)Q的機(jī)理？ 答;在諧振腔中設(shè)置一飽和吸收體，利用其飽和吸收效應(yīng)可以控制諧振腔的損耗。 一個光波模或光子態(tài)占有空間體積稱為什么體積？答：一個光波模或光子態(tài)占有空間體積稱為相格空間體積（第6頁）什么是橫模？答：腔內(nèi)垂直于光軸的橫截面內(nèi)場分布即光子在光斑上的分布。摻鉺光纖放大器的特點(diǎn)？答：具有體積小、功耗低、使用方便等特點(diǎn)試述摻鉺光纖放大器的輸出光強(qiáng)與摻鉺光纖長度與泵浦光強(qiáng)的關(guān)系？答：對給定摻鉺光纖長度l當(dāng)泵浦光強(qiáng)較小時，放大器的輸出光強(qiáng)隨泵浦光強(qiáng)的增加呈指數(shù)增長，當(dāng)泵浦光強(qiáng)超過一

9、定值時，增長變緩；對給定的泵浦光強(qiáng)，在光纖具有最佳長度時放大器的輸出光強(qiáng)最大，當(dāng)超過最佳值后迅速下降。（第292頁）為什么說光線放大器是行波放大器？增益工作物質(zhì)二端面無反射的激光放大器稱為行波放大器具體參考P187頁末 P291比較光纖放大器與激光放大器的異同點(diǎn)？1、 激光放大器有諧振腔2、 二者都為受激輻射由于本人水平有限正確與否不敢保證，僅供參考。5.激光腔原縱模間隔是什么？答：腔的相鄰兩個縱模的頻率之差V，稱為縱模間隔。 V=2.由愛英斯坦關(guān)系出發(fā)，闡述激光產(chǎn)生的物理思想。答：愛英斯坦從輻射與原子相互作用的量子論觀點(diǎn)出發(fā)提出：上述相互作用應(yīng)包含原子的自發(fā)輻射躍遷，受激輻射躍遷，和受激吸收躍遷。（P11）1.聲光調(diào)Q和電光調(diào)Q有哪些不同的特征？電光調(diào)Q的特點(diǎn)：開關(guān)時間短，約10-9s，屬快開關(guān)類型，電光調(diào)Q類型。電光調(diào)Q激光器可以獲得脈寬窄，峰值功率高的巨脈沖。聲光聲光調(diào)Q的特點(diǎn)：