激光原理與技術復習

第一章光的基本原理

1.LASER英文名稱的含義是什么？激光是何時發(fā)明的？

2.激光的基本特性是什么？

3.激光器主要由哪些部分組成？各部分的作用是什么？

4.什么是黑體輻射？寫出Planck公式，并說明它的物理意義。

5.什么是光波模式和光子態(tài)？

6.如何理解光的相干性？何謂相干時間、相干長度、相干面積和相干體積？第一章光的基本原理7.什么是光子簡并度？8.激光的基本物理基礎是什么？9.描述能級的光學躍遷的三大過程，并寫出它們的特征和躍遷幾率。10、Einstein系數有哪些？他們之間的關系是什么？11、什么是熱平衡時能級粒子數的分布？12、產生激光的必要條件是什么？13、什么是粒子數反轉？如何實現(xiàn)粒子數反轉？14、如何定義激光增益？什么是小信號增益？什么是增益飽和？（可結合第三章內容）15、什么是自激振蕩？產生激光振蕩的條件是什么？16、如何理解激光的空間相干性與方向性？如何理解激光的時間相干性？如何理解激光的相干光強？第二章開放式光腔與高斯光束

1.什么是諧振腔的諧振條件？

2.如何計算縱模的頻率、縱模間隔和縱模的數目?3.在激光諧振腔中有哪些損耗因素？

4.哪些參數可以描述諧振腔的損耗？它們的關系如何？

5.熟悉射線矩陣光學，會進行推導。

6.什么是激光諧振腔的穩(wěn)定性條件？

7.畫出激光諧振腔的穩(wěn)定性圖，并標出幾種典型的諧振腔在圖中的位置。第二章開放式光腔與高斯光束8.如何理解激光諧振腔衍射理論的自再現(xiàn)模？9.求解菲涅耳－基爾霍夫衍射積分方程得到的本征函數和本征值各代表什么10、能畫出圓形鏡、方形鏡幾個橫模的光斑花樣嗎？11、如何計算基模高斯光束的主要參量：腰斑的大小、腰斑的位置、鏡面上光斑的大小、任意位置處激光光斑的大小、等相位面曲率半徑、光束的遠場發(fā)散角、模體積？12、高階高斯光束有哪些？第二章開放式光腔與高斯光束13、什么是一般穩(wěn)定球面腔與共焦腔的等價性?14、如何計算一般穩(wěn)定球面腔的主要參量？15、什么是腔的菲涅耳數？它與腔的損耗有什么關系？16、高斯光束的表征方法有哪些？什么是q參數？17、高斯光束q參數的變換規(guī)律是什么？如何描述激光束的質量好壞，是如何定義？第二章開放式光腔與高斯光束18、什么是高斯光束的自再現(xiàn)變換？19、高斯光束的自再現(xiàn)變換與穩(wěn)定球面腔有什么關系？20、非穩(wěn)腔與穩(wěn)定腔的區(qū)別是什么？舉例說明哪些是非穩(wěn)腔？第4章電磁場與物質的共振相互作用

1.激光器的理論有哪些？

2.什么是譜線加寬？有哪些加寬類型？加寬機制是什么？

3.如何定義線型函數和譜線寬度？

4.如何理解均勻加寬和非均勻加寬？

5.如何求自然加寬、碰撞加寬和多普勒加寬的線寬？

6.如何理解受激發(fā)射截面？與哪些因素有關？第4章電磁場與物質的共振相互作用7.分析三能級和四能級系統(tǒng)中粒子在各能級之間的躍遷過程，并寫出速率方程。8.說明均勻加寬和非均勻加寬工作物質中增益飽和的機理，并寫出激光增益的表達式。

9.飽和光強有什么含義？怎么定義的？10、什么是小信號增益、大信號增益？11、在強光入射下，均勻加寬和非均勻加寬工作物質中，弱光的增益系數如何變化？第4章電磁場與物質的共振相互作用12、描述非均勻加寬工作物質中增益飽和的“燒孔效應”，并說明原理。第5章激光振蕩特性1、激光器有哪些類型？2、激光器的振蕩條件是什么？穩(wěn)定工作條件又是什么？3、激光器的閾值參數怎么計算？4、在均勻加寬和非均勻加寬激光器中模式競爭有什么不同？5、如何計算均勻加寬單模激光器的輸出功率？6、為什么存在最佳透過率？如何計算？第5章激光振蕩特性7、什么是蘭姆凹陷？8、什么是激光器的馳豫振蕩現(xiàn)象？如何定性解釋？9、為什么存在線寬極限？它取決于什么？10、什么是頻率牽引？11、當激光器的激勵強弱不同時，可使工作物質處于哪幾種狀態(tài)，各輸出什么光？答：當，滿足放大條件，但無法滿足輸出激光的條件，腔中自發(fā)輻射占主要位置，反轉的粒子數將主要通過自發(fā)輻射躍遷到低能級，即反轉的粒子數將對自發(fā)輻射進行放大。第5章激光振蕩特性連續(xù)激光器脈沖激光器連續(xù)激光放大器脈沖激光激光放大器激光技術1、什么是激光器的馳豫振蕩現(xiàn)象？如何定性解釋？2、什么是a.電光調制、b.聲光調制、c.磁光調制、d.直接調制？

3、

說明利用調Q技術獲得高峰值功率巨脈沖的原理，并簡單說明調Q脈沖形成過程中各參量隨時間的變化。4、

說明鎖模技術的基本原理。5、指出激光倍頻的物理基礎，并畫出典型的內腔倍頻和外腔倍頻光路圖。第一章1．為使氦氖激光器的相干長度達到1km，它的單色性應是多少？8．(1)一質地均勻的材料對光的吸收系數為，光通過10cm長的該材料后，出射光強為入射光強的百分之幾？(2)一束光通過長度為1m的均勻激勵的工作物質。如果出射光強是入射光強的兩倍，試求該物質的增益系數。第一章第4章8T：若已知紅寶石的躍遷幾率數據：，估算等于多少時紅寶石對的光是透明的。(紅寶石，激光上、下能級的統(tǒng)計權重，計算中可不計光的各種損耗。)解：該系統(tǒng)是一個三能級系統(tǒng)，速率方程組為因，且可不計光的各種損耗，速率方程組為：因為，紅寶石對的光是透明的，即腔內光子數不隨時間變化：對于穩(wěn)態(tài)時：7T：二能級的波數分別為18340cm-1和2627cm-1，相應的量子數分別為f1=3,f2=3,上能級的自發(fā)輻射概率為A21=10S-1，測出自發(fā)輻射譜線形狀如圖所示。求中心頻率發(fā)射截面σ21。此二能級系統(tǒng)發(fā)出的中心頻率為：由線型函數的歸一化條件：由圖可以看出：中心頻率處的線型函數值為中心頻率發(fā)射截為：典型題目：1.寫出基模激光束（高斯光束）的傳播公式，并說明各項的物理意義。2.簡述三能及系統(tǒng)與四能級系統(tǒng)的區(qū)別。3.寫出下面幾種激光器的較強譜線波長：（1）紅寶石激光器（2）Nd:YAG激光器（3）CO2激光器（4）He-Ne激光器典型題目：4.寫出判斷光學諧振腔穩(wěn)定性的公式，利用該公式和圖解方法判斷下列諧振腔的穩(wěn)定性。

(1)R1=無窮,R2=0.8m,L=0.6m(2)R1=無窮,R2=1.2m,L=0.8m(1)畫出紅寶石激光器的能級圖，并寫出其速率方程。

(2)畫出Nd:YAG(He-Ne)激光器的能級圖,并寫出其速率方程。典型題目：6.平凹腔He-Ne激光器（波長近似為0.6微米），反射鏡的曲率半徑R1=無窮，R2=120cm，閾值頻率全寬為1500MHz。若使該激光器單縱模運轉（位于增益曲線