激光原理与技术各章重点(基本补全)

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1、激光原理与技术各章重点(基本补全)激光原理与技术期末总复习第1章1.激光产生的必要条件(粒子数反转分布)2.激光产生的充分条件(在增益介质的有效长度内光强可以从微小信号增长到饱和光强)3.饱和光强定义:使激光上能级粒子数减小为小信号值的1/2时的光强为饱和光强2S2u1uu1u4.谱线加宽的分类:均匀加宽和非均匀加宽1112??H?(Aui?A1j?u?1?)2?i?1?1?2j2(ln2)kT1/2T?7???2?[]?(7.16?10)?D00MNMc2两种加宽的本质区别？5激光器泵谱技术的分类:直接泵谱缺点：首先从基态E1到激光上能级E3往往缺乏有效途径，即B13（

2、对光泵浦）或σ13（对粒子泵浦）太小，难以产生足够的增益；其次即使存在E1?E3的有效途径，但同一过程可能存在由E1到激光下能级E2的有效途径，结果是W12/W13太大难以形成粒子反转分布。这些缺点是直接泵浦方式对很多激光器来说是不适用的。间接泵谱:分为自上而下、自下而上和横向转移三中方式)间接泵谱的优点：首先，中间能级具有远大于激光上能级的寿命，且可以是很多能级形成的能带，因而，Ei上很容易积累大量的粒子；其次，在有些情况下，将粒子从基态激发到Ei的几率要比激发到Eu的几率大得多，这就降低了对泵浦的要求；最后，依据选择定则，可以使Ei向Eu的弛豫过程比Ei向激光下能级E

3、i的弛豫过程快得多6..频率牵引有源腔中的纵模频率总是比无源腔中同序数频率更接近工作物质的中心频率7.能画出激光工作物质三能级系统能级图，说明能级间粒子跃迁的动态过程？8.当粒子反转数大于零时，在激光谐振腔中能够自激振荡吗？为什么？9.激光的特性(单色性、方向性、相干性和高亮度)10.证明光谱线型函数满足归一化条件8??h?h?I??cA???????????证明:则??g(?)d??1??11.激光器的输出特性。（43页）？？？第2章1.光学谐振腔的分类和作用分类：能否忽略侧面边界，可将其分为开腔，闭腔以及气体波导腔按照腔镜的形状和结构，可分为球面腔和非球面腔是否插入透

4、镜之类的光学元件，或者是否考虑腔镜以外的反射表面，可以分为简单腔和符合腔I??I(?)d???Ig(?)d??I?g(?)d??1???????根据腔中辐射场的特点，可分为驻波腔和行波腔从反馈机理的不同，可分端面反馈腔和分布反馈腔根据构成谐振腔反射镜的个数，可分为两镜腔和多镜腔作用：①提供轴向光波模的光学反馈；②控制振荡模式的特性2.光学谐振腔的损耗分类:几何损耗、衍射损耗、输出腔镜的透射损耗和非激活吸收、散射等其他损耗计算:单程损耗：???1?2mD为平平腔镜面的横向尺寸（反射镜的直接）β两镜面直接的小角度L两镜面直接的距离（腔长）)单程衍射p59开始带图3.推导平平腔

5、的两个相邻纵模的频率间隔证明：2?????2L/?q?2??04.以平-平腔为例理解光学谐振腔横模的形成过程5.用g参数表示的谐振腔稳定性条件0?g1g2?16..高斯光束高斯光束既不是平面波、也不是一般的球面波，在其传播轴线附近可以近似看作是一种非均匀高斯球面波。在传播过程中其曲率中心和曲率半径不断改变，其振幅和强度在横截面内始终保持高斯分布特性，强度集中在轴线附近，且等相面始终保持为球面。计算:L??02?zzw(z)?w0?(2)2?w0?()2?w0zR?w022zR2R(z)?z[1?()]?z[1?()]?zz2???2?0?f??.011???i2q(z)R

6、(z)?w(z)第3章1.激光器的基本结构激光器由工作物资、泵浦源、和光学谐振腔三个基本部分构成工作物资：是激光器的核心，是激光器产生光的受激辐射、放大的源泉之所在泵浦源：为工作物质中实现粒子反转分布提供所需能源，工作物资类型不同，采用的泵浦方式亦不同光学谐振腔：为激光振荡的建立提供正反馈，同时具有选模的作用，光学谐振腔的参数影响输出激光束的质量2.激光器的分类工作物质：气体激光器、固体激光器、液体激光器、半导体激光器、光纤激光器、化学激光器、自由电子激光器工作方式：连续输出和脉冲输出3.He-Ne激光器按谐振腔与放电管的放置方式分类:内腔式、外腔式、半内腔式4、He-N

7、e激光器最佳充气条件：最佳充气总气压与最佳He、Ne气压比5、氦－氖激光器的谱线竞争及抑制３.３９um谱线可以采用的方法？6.CO2激光器输出特性的显著特点？①输出功率或能量相当大，能量转换效率高②输出波长分布在9~18μm，9~11μm红外波段中最重要的输出波长10.6μm处于大气传输的窗口，有利于激光测距、激光制导、大气通信等方面的应用，且该波长对人眼安全7、LD泵谱固体激光器的优点.①光谱匹配性好②固体激光器总体效率高③固体激光器体积小，结构简单，装调方便，使用寿命长8.LD泵谱固体激光器的结构和原理？结构：直接端面泵浦