最新激光原理技术及应用 复习大纲教学讲义ppt课件.ppt

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1、激光原理技术及应用复习大纲Historyoflasers1960年，美国休斯公司实验室的T.H.Maiman研制出世界上第一台激光器(红宝石Cr+3:Al2O3固体激光器）(发表在Nature)1961年，我国第一台激光器：红宝石激光器王之江等§1.BasicPrinciplesandTechnologyofLasers1.1激光的特点：激光:通过受激辐射的光放大LASER：LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation1.高单色性2.高方向性

2、3.高相干性4.高亮度平面发散角：光束直径：§1.BasicPrinciplesandTechnologyofLasers1.5激光模式纵模：沿腔轴向的电磁场分布E(z).横模：垂直于光传输方向的截面上的电磁场分布。用TEMmnq表示。谐振腔的谐振频率：谐振频率间隔：可能存在的纵模个数：§1.BasicPrinciplesandTechnologyofLasersThehighertheorderofthemode,themoredifficultitistofocusthebeamtoafin

3、espot.ThatiswhysometimesTEM00modeorGaussianbeamispreferred.轴对称旋转对称§1.BasicPrinciplesandTechnologyofLasers1.6腔的损耗和激光振荡的阈值条件存在哪些损耗？吸收，散射，衍射等。激光振荡的阈值条件：G≥§2.LaserMediumandIt’sBasicPrinciples问题：（1）受激辐射与自发辐射有什么不同？（2）Einstein辐射系数之间有什么关系？2.1.光和物质三种相互作用（1）自

4、发辐射（2）受激吸收（3）受激辐射§2.LaserMediumandIt’sBasicPrinciples2.2.谱线加宽及谱线宽度谱线加宽：由于各种物理因素的影响，自发辐射的功率并不是集中在单一频率上，而是分布在(E2-E1)/h附近一个很小的频率范围内，这种现象称为谱线加宽。线型函数：自发辐射的归一化频率分布函数，用表示。谱线宽度：线型函数上中心频率两侧半极大值处对应的频率宽度为谱线宽度（）（1）理解几个概念：（2）谱线加宽分类：均匀加宽：自然加宽、碰撞加宽、晶格热振动加宽非均匀加宽：多

5、普勒加宽、晶格缺陷加宽§2.LaserMediumandIt’sBasicPrinciples问题：1.什么是均匀加宽？什么非均匀加宽？2.它们的线型函数是什么？（高斯型还是罗仑兹型）3.在气体激光器件中的非均匀加宽主要是哪种加宽？固体激光器件中的非均匀加宽主要是哪种加宽？为什么？原子与辐射场的相互作用：§2.LaserMediumandIt’sBasicPrinciples2.3.激光器速率方程（1）三能级系统的单模速率方程由图所示，写出各能级粒子数及光子数随时间变化的速率方程，设光子数密度用

6、Nl表示，光子寿命用l（2）四能级系统的单模速率方程§2.LaserMediumandIt’sBasicPrinciples4.增益系数定义：光通过单位长度激活介质后光强增长的百分数证明得到：激光介质的增益系数G正比于反转粒子数密度n，其比例系数为受激射辐截面21(,0),增益曲线由谱线的线型函数决定。§3.OpticalResonators3.1BeamPropertiesinConfocalResonator(共焦腔中的光束特性）3.GaussianBeam(高斯光束）均匀加宽激光

7、器在稳态振荡过程中的模竞争：假如在谐振腔中有若干个模式满足起振条件，它们被振荡放大，其光强逐渐上升，靠近中心频率的光强首先达到饱和光强，因饱和效应导致增益曲线下降，其它频率的光的增益随中心频率光的饱和加深，逐次下降到阈值增益系数以下，导致逐个熄灭。最后，只有一个模式存在，形成稳定振荡。结论：在理想情况下，均匀加宽连续激光器的输出模式应为单纵模，单纵模的频率总是位于谱线中心频率附近。但实际上由于烧孔效应的存在，有些均匀加宽激光器的输出模式会出现多纵模。§4.WorkingPrincipleofLa

8、sers§5.TypicalLasers红宝石激光器输出的红光(0.6943um),Nd：YAG1.064umHe－Ne激光器0.6328um,Ne原子发光，He辅助作用，是原子气体激光器氩离子激光器528.7nm，514.5nm，496.5nm，488.0nm，476.5nm，472.7nm ，465.8nm，457.9nmCO210.6um§7.LaserTechnologyModulationofOpticalWave(光波的调制）TypesofModulation:AmplitudeM