资源描述：
《激光原理问答题复习资料.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、一、概念题：1.光子简并度：处于同一光子态的光子数称为光子简并度。（光子简并度具有以下几种相同的含义，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.集居数反转：把处于基态的原子大量激发到亚稳态E2，处于高能级E2的原子数就可以大大超过处于低能级E1的原子数，从而使之产生激光。称为集居数反转(也可称为粒子数反转)。3.光源的亮度：单位截面和单位立体角内发射的光功率。4.光源的单色亮度：单位截面、单位频带宽度和单位立体角内发射的光功率。5.模的基本特征：主要指的是每一个摸的电磁场分布，特别是在腔的横截面内的场分布；模的谐振频率；每一个模在腔内往
2、返一次经受的相对功率损耗；与每一个模相对应的激光束的发散角。6.几何偏折损耗：光线在腔内往返传播时，可能从腔的侧面偏折出去，这种损耗为几何偏折损耗。（其大小首先取决于腔的类型和几何尺寸，其次几何损耗的高低依模式的不同而异。）7.衍射损耗：由于腔的反射镜片通常具有有限大小的孔径，当光在镜面上发生衍射时所造成一部分能量损失。（衍射损耗的大小与腔的菲涅耳数N＝／Lλ有关，与腔的几何参数g有关，而且不同横模的衍射损耗也将各不相同。）8.自再现模：光束在谐振腔经过多次反射，光束的横向场分布趋于稳定，场分布在腔内往返传播一次后再现出来，反射只改变光的强度大小，而不改变光的强度分布。9.开腔的
3、自再现模或横模：把开腔镜面上的经一次往返能再现的稳态场分布称为开腔的自再现模或横模。10.自再现变换：如果一个高斯光束通过透镜后其结构不发生变化,即参数ω。或f不变,则称这种变换为自再现变换。11.光束衍射倍率因子定义：实际光束的腰半径与远场发射角的乘积与基模高斯光束的腰半径与远场发散角的乘积的比。12.均匀加宽：如果引起加宽的物理因素对每个原子都是等同的,则这种加宽称作均匀加宽。（均匀加宽,每个发光原子都以整个线型发射,不能把线型函数上的某一特定频率和某些特定原子联系起来,或者说,每一发光原子对光谱线内任一频率都有贡献。包括自然加宽、碰撞加宽及晶格振动加宽。）13.非均匀加宽：
4、原子体系中每个原子只对谱线内与它的表观中心频率相应的部分有贡献,因而可以区分谱线上的某一频率范围是由哪一部分原子发射的，这种加宽称作均匀加宽。（气体工作物质中的多普勒加宽和固体工作物质中的晶格缺陷加宽均属非均匀加宽。）14.表观中心频率：沿z方向传播的光波与中心频率为并具有速度的运动原子相互作用时,原子表现出来的中心频率为运动原子的表观中心频率。15.反转集居数的饱和：反转集居数，当足够强时，将有，越强,反转集居数减少得越多,这种现象称为反转集居数的饱和。16.反转集居数的烧孔效应：一定频率v和光强i的光入射时使表观中心频率在一定范围内的粒子有饱和作用，在反转集居数曲线上形成一个
5、以v为中心的孔的现象称为反转集居数的烧孔效应。1.空间烧孔效应：轴向各点的反转集居数密度和增益系数不相同,波腹处增益系数(反转集居数密度)最小,波节处增益系数(反转集居数密度)最大。这一现象称作增益的空间烧孔效应。2.驰豫振荡效应（或尖峰振荡效应）：一般固体脉冲激光器所输出的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。3.线宽极限：由自发辐射而产生无法排除的线宽为线宽极限。4.频率牵引：在有源腔中,由于增益物质的色散,使纵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。二、问答题1.弛豫振荡怎
6、样形成的（尖峰形成）？答：驰豫振荡的形成定性地解释为当泵浦激励使粒子反转数△n增加，激光器内光子数密度急剧增加，粒子反转数△n达到并稍超过阈值时,开始产生激光.受激辐射使粒子反转数△n下降,当△n下降到阈值时,激光脉冲达到峰值.△n小于阈值,增益小于损耗,所以光子数减少.但随着光泵的增加,△n又重新增加,再次达到阈值时,又产生第二个尖峰脉冲.在整个光泵时间内,这种过程反复产生,形成一群尖峰脉冲序列.泵浦功率越大,尖峰形成越快,因而尖峰的时间间隔越小。尖峰序列是向稳态振荡过渡的弛豫过程的产物。如果脉冲激励持续时间较短,输出具有尖峰序列,而在连续工作器件中,则可得到稳定输出。2.为什
7、么自发辐射会导致出现线宽极限？能消除吗？答：我们在分析激光器振荡过程时,忽略了自发辐射的存在,而实际上自发辐射是始终存在的。考虑线宽问题时却必须考虑自发辐射的影响。下面对这一问题进行粗略的分析。于存在着自发辐射,稳定振荡时的单程增益略小于单程损耗,有源腔的净损能δs不等于零。虽然该模式的总光子数密度Nl保持恒定,但白发辐射具有随机的相位,所以输出激光是一个略有衰减的有限长波列,因此具有一定的谱线宽度Δvs.这种线宽是由于自发辐射的存在而产生的,因而是无法排除的,所以称它为线宽极限
