激光原理复习总结

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1、激光原理复习总结一、填空1、处于同一光子态的光子数叫做光子简并度，它具有以下四种含义为：同态光子数、同一模式内的光子数、处于相干体积内的光子数、处于同一相格内的光子数。2、光和物质共振相互作用的三个过程是自发辐射跃迁、受激吸收跃迁、受激辐射跃迁。其中，跃迁几率只与原子系统性质相关的是自发辐射跃迁，既与原子系统性质相关又与周围辐射场相关的是受激吸收跃迁和受激辐射跃迁。3、激光的四性包括高的单色性、高的方向性、高的相干性、高的亮度；总结起来，即激光具有高的光子简并度。4、光学开腔的损耗大致可分为以下四类：几何偏折损耗、衍射损耗、腔镜反射不完全引起的损耗、材料非激活吸收、散射、腔内插入物引

2、起的损耗。其中，与光模式相关的损耗包括几何偏折损耗、衍射损耗，称为选择性损耗，而与光模式关系不大的损耗有腔镜反射不完全引起的损耗、材料非激活吸收、散射、腔内插入物引起的损耗，称为非选择性损耗。5、三能级系统所需的阈值能量比四能级所需的要大，损耗对小。三能级系统的影响要比对四能级的影响。6、激光调Q的目的是获得脉宽窄、峰值功率高的激光脉冲。7、典型的稳频方法有兰姆凹陷稳频、可饱和吸收稳频(或反兰姆凹陷稳频)、塞曼效应稳频、无源腔稳频(F-P标准具稳频)8、激光的频率稳定特性包含频率稳定性和频率复现性。9、常用的激光调Q方法有机械转镜调Q、电光调Q、声光调Q、可饱和吸收调Q(被动调Q)、

3、脉冲透射式调Q(腔倒空)。10、为了实现单横模输出，常用的模式选择方法主要有光阑法选横模、谐振腔参数g、N选择法选横模、非稳腔选横模、微调谐振腔法选横模。11、常用的单纵模选择法有短腔法、行波腔法、F-P标准具法(选择性损耗法)。12、2N+1个纵模锁定后的峰值功率变为未锁模时得(2N+1)2倍，相邻锁模脉冲极大值的间隔为无源腔纵模间隔的倒数，每个锁模脉冲的宽度为无源腔纵模间隔的(2N+1)倍的倒数。二、判断（错）3、激光的四大特性并非相互独立的。                        （对）9、对无源谐振腔而言，损耗越大，则模式频带宽度越宽。           （对）10

4、、工作物质的增益特性和光腔的损耗特性是掌握激光基本原理的线索。   （对）14、非稳腔比稳定腔更适合于高功率激光器件，也更适合产生高光束质量的激光。     （对）17、激光理论中的速率方程理论是一种简化量子理论。  （对）21、非均匀加宽四能级系统中受激辐射的光子数和受激辐射功率都与反转集居数烧孔面积大小有关。                            （对）25、均匀加宽单模连续激光器的输出反射镜存在一个最佳透过率使输出功率最大。  （对）26、通常，三能级系统的阈值一般要高于四能级系统。（对）29、在三能级系统纵向光激励连续激光放大器中，无论是小信号还是大信号情况下

5、，均存在一个最佳光纤长度值，使得光放大器增益最大。                    （对）30、激光放大器和激光振荡器原理是基于同一物理过程。 三、名词解释1、光子简并度处于同一光子态内的光子数，与之等效的含义还有：同一模式内的光子数、处于相干体积内的光子数、处于同一相格内的光子数。2、集居数反转若时，满足：；时，满足：，此时称为满足集居数反转状态，是实现光放大的条件。3、相格 测不准关系表明：微观粒子的坐标和动量不能同时确定，在三维运动情况下，测不准关系为，故在六维相空间中，一个光子态占有的相空间体积为，上述相空间体积元称为相格。4、谱线加宽由于各种因素的影响，自发辐射并不是

6、单色的，而是分布在中心频率附近一很宵范围内，这叫谱线加宽。5、光学多普勒效应设发光原子静止时的中心频率为，当原子相对于接收器以速度运动时，接收器测得的光波频率不再是，而与其运动速度有关，即，这种现象称为光学多普勒效应。6、兰姆凹陷非均匀加宽单模激光器的输出功率P与频率ν的关系曲线上，当振荡模频率时，曲线有一凹陷，即是兰姆凹陷。7、弛豫振荡大量实验表明，一般固体激光器所输出波型并不是一个平滑的光脉冲，而是一群宽度只有微秒量级的短脉冲序列，即所谓“尖峰”序列。激励越强，则短脉冲之间的时间间隔越小。这种现象称为弛豫振荡效应或尖峰振荡效应。8、频率牵引在有源谐振腔中，由于增益物质的色散，使纵

7、模频率比无源腔纵模频率更靠近中心频率，这种现象叫做频率牵引。四、大题1为了使氦氖激光器的相干长度达到1KM，它的单色性应为多少？解答：设相干时间为，则相干长度为光速与相干时间的乘积，即根据相干时间和谱线宽度的关系又因为，，由以上各关系及数据可以得到如下形式：单色性===3设一对激光能级为E1和E2（f1=f2），相应的频率为ν（波长为λ），能级上的粒子数密度分别为n2和n1，求(a)当ν=3000兆赫兹，T=300K的时候，n2/n1=?(b)当λ=1μm