激光原理复习知识点

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激光原理复习知识点

激光原理是激光技术的核心知识之一，它是指光子在受激辐射作用下

的放大过程。下面将详细介绍激光原理的相关知识点。

1.基本概念

激光是一种特殊的光，其特点是具有高度的单色性、方向性和相干性。与常规的自然光不同，激光是一种具有相同频率和相位的光波。

2.受激辐射

受激辐射是激光形成的基本原理，它是指当原子或分子受到外界能量

激发后，处于激发态的原子或分子会通过辐射的方式从高能级跃迁到低能级，此时会放出光子能量，并与入射光子保持相位一致。

3.激光产生的条件

为了产生激光，需要满足以下条件：

-有大量的原子或分子处于激发态。

-具有一个能够增加原子或分子跃迁概率的辐射源。

-有一种方法可以让过多的激发态原子或分子跃迁到基态。

4.激光器的结构

激光器通常由三个基本部分组成：激活介质、泵浦系统和光学腔。

-激活介质是产生激励能量的介质，如气体、液体或固体。

-泵浦系统是用来提供能量，并将大量原子或分子激发到激发态的装置。

-光学腔是由两个或多个高反射镜组成的光学结构，用来反射和放大光。

5.激光的放大

激光的放大是通过在光学腔中来回传播，不断受到受激辐射的作用而增强光波的幅度。通常，在光学腔中的一个镜子上镀膜，具有高反射率，而另一个镜子具有部分透射和部分反射的特性，用来逐渐放大光。

6.激光的增益介质

增益介质是指能够提供光放大的介质，如气体（如CO2、氦氖）、固体（如Nd:YAG）或半导体（如激光二极管）等。这些介质中的原子或分子通过与激励能量的相互作用，从而达到受激辐射的能量放大。

7.激光的产生方式

激光可以通过多种方式产生，其中包括：

激光原理复习提纲

第一章激光的基本原理

1.光子的波动属性包括什么？动量与波矢的关系？光子的波动属性包括什么？质量与频率的关系？

2概念：相格、光子简并度

3光的自发辐射、受激辐射爱因斯坦系数的关系

4.形成稳定激光输出的两个充分条件是起振和稳定振荡。形成激光的两个必要条件是粒子数反转分布和减少振荡模式数

5.激光器由哪几部分组成？简要说明各部分的功能。

6.自激振荡的条件？

7.简述激光的特点？

课后习题：1、5、7、8

第二章开放式光腔与高斯光束

1.开放式谐振腔按照光束几何偏折损耗的高低，可以分为稳定腔、非稳腔、临界腔。

2.驻波条件，纵模频率间隔

3.光线在自由空间中行进距离L时所引起的坐标变换矩阵式什么？球面镜的对旁轴光线的变换矩阵?

4.稳定腔的稳定性条件？非稳腔的条件？会计算。典型的临界腔有哪些？

5. 纵模与横模的物理意义.

6.共焦腔模式特征（基模镜面上的光斑尺寸，束腰的大小、等相位面的曲率半径、谐振频率、远场发散角）。高斯球面波在其传输轴线附近可近似看作是一种非均匀球面波。

7.任意一个共焦球面腔与无穷多个稳定球面腔等价，任一稳定腔唯一等价于某一个共焦腔，这里的等价是指行波场相同。

8.高斯光束的q参数在自由空间中的传输规律？q参数通过薄透镜的变换公式为？

9.高斯光束束腰的变换公式

10.为了使高斯光束获得良好聚焦，通常采用的方法是什么？准直的方法？

课后习题：3、5、10、11、24

第三章电磁场和物质的共振相互作用

1.均匀加宽的机制包括什么？非均匀加宽的机制包括什么？

2.说明均匀加宽与非均匀加宽的区别。

3. 对于气体工作物质，主要的加宽类型是由碰撞引起的均匀加宽和多普勒加宽。其线型函数是什么？两种加宽类型如何过渡？

激光原理背诵版(整理)

激光原理重点汇整第1章电磁场和物质的共振相互作用1.电磁场和物质的共振相互作用：自发辐射、受激辐射、受激吸收。在热平衡条件下，自发辐射为主，使受激辐射占优的前提是实现粒子数的反转分布。2.自发辐射和受激辐射的区别：自发辐射是随机的，各光子之间无关联性，受激辐射是相干光（频率、相位、波失、偏振均相同）；自发辐射是非相干光，受激辐射是相干光；3.光子的相干性：在不同的空间点、不同时刻的光波场某些特性的相关性，光源单色性越好，相干时间越长；属于同一状态的光子或同一模式的光波是相干的。4.激光的特性：单色性、相干性、方向性、高亮性。可归纳为很高的光子简并度。5.受激辐射的光子与入射辐射场的频率、相位（同步）、波失（方向）、偏振（振幅）均相同。6.谱线的加宽：粒子的自发辐射功率分布在中心频率（E2-E1）÷h附近一个很小的频率范围内称之为谱线的加宽。7.谱线的加宽分类：根据加宽机制分为均匀加宽与非均匀加宽8.均匀加宽线性函数为洛伦兹线型：引起加宽的物理因素对每个原子都是等同的，即对光谱线任一频率都有贡献。均匀加宽包含：自然加宽(寿命衰减)、晶格振动加宽（高温）、碰撞加宽（气压越高越宽）。对于一般气体激光物质，均匀加宽主要由碰撞加宽决定，只有气压极低时自然加宽才显示，温度越高晶格振动加宽越线谱越宽。9.非均匀加宽线性函数为高斯函数线型：原子体系中每个原子只对谱线内与他的表现中心频率相应的部分有贡献。非均匀加宽包含：多普勒加宽、晶格缺陷加宽（低温）。10.多普勒效应：当原子朝着接收器静止时测得速度为v0，当原子朝着接收器运动时测得速度不再是v0(朝着接收器运动时比v0大，反方向运动时比v0小)11.气体激光物质：碰撞加宽+多普勒加宽，气压低时以多普勒加宽为主（非均匀加宽），气压高时以碰撞为主（均匀加宽）。12.固体激光物质：晶格振动加宽+晶格陷阱加宽，参杂及缺陷少时以晶格振动加宽为主(均匀加宽)，低温下为非均匀加宽。13.液体激光物质：碰撞加宽14.常见均匀加宽激光工作物质：红宝石、YAG、二氧化碳（＞1330帕）、砷化镓15.常见非均匀加宽激光工作物质：氦氖、钕玻璃、高参杂红宝石、氩离子16.获得激光需要激光上下能级形成粒子数反转，也就是上能级粒子数大于下能级粒子数。泵浦粒子数到上能级是需要消耗能量的。三能级系统的下能级是基级，必须将一半以上的粒子数泵浦到高能级上。而四能级系统的下能级不是基态，可以很快排空，更容易形成粒子数反转。17.三四能级

激光原理复习题重点难点

《激光原理》复习

第⼀部分知识点

第⼀章激光的基本原理?1、⾃发辐射受激辐射受激吸收的概念及相互关系?2、激光器的主要组成部分有哪些？各个部分的基本作⽤。激光器有哪些类型?如何对激光器进⾏分类。

3、什么是光波模式和光⼦状态？光波模式、光⼦状态和光⼦的相格空间是同⼀概念吗?何谓光⼦的简并度？?

4、如何理解光的相⼲性？何谓相⼲时间，相⼲长度？如何理解激光的空间相⼲性与⽅向性，如何理解激光的时间相⼲性?如何理解激光的相⼲光强?

5、EＩNSTEＩN系数和ＥINSTＥIN关系的物理意义是什么?如何推导出ＥINＳT ＥIN关系？?4、产⽣激光的必要条件是什么？热平衡时粒⼦数的分布规律是什么??5、什么是粒⼦数反转，如何实现粒⼦数反转？?

6、如何定义激光增益，什么是⼩信号增益？什么是增益饱和?

7、什么是⾃激振荡？产⽣激光振荡的基本条件是什么??8、如何理解激光横模、纵模？

第⼆章开放式光腔与⾼斯光束

１、描述激光谐振腔和激光镜⽚的类型?什么是谐振腔的谐振条件？?2、如何计算纵模的频率、纵模间隔？

3、如何理解⽆源谐振腔的损耗和Q值?在激光谐振腔中有哪些损耗因素?什么是腔的菲涅⽿数，它与腔的损耗有什么关系?

4、写出(1）光束在⾃由空间的传播；(2）薄透镜变换；(３）凹⾯镜反射

5、什么是激光谐振腔的稳定性条件？

6、什么是⾃再现模，⾃再现模是如何形成的？?７、画出圆形镜谐振腔和⽅形镜谐振腔前⼏个模式的光场分布图,并说明意义

８、基模⾼斯光束的主要参量：束腰光斑的⼤⼩,束腰光斑的位置,镜⾯上光斑的⼤⼩？任意位置激光光斑的⼤⼩?等相位⾯曲率半径，光束的远场发散⾓,模体积?9、如何理解⼀般稳定球⾯腔与共焦腔的等价性？如何计算⼀般稳定球⾯腔中⾼斯光束的特征

激光原理的重点

激光原理是指通过光的各个方面，从波动性到光子性，以及涉及光的产生、放大、调制和控制的物理原理，从而实现激光光束的产生和应用。激光作为一种高度聚焦的、单色性强且相干性好的光束，已经广泛应用于科学研究、医疗技术、空间通信、材料加工等领域。

激光原理的重点主要包括以下几个方面：

1. 激光的产生机制：激光光源的产生主要通过三种机制，即自发辐射、受激辐射和受激吸收。在自发辐射机制中，原子或分子处于激发态下自发跃迁到基态时会辐射出光子；在受激辐射机制中，入射光子与原子或分子相互作用后，激发原子或分子会跃迁到较高的能级，并且在又一次受到入射光子的刺激下辐射出来的光子与入射光子具有同样的能量、相位和方向；在受激吸收机制中，入射光子与原子或分子相互作用后，原子或分子的能级结构发生改变，不再适合受激辐射。

2. 激光放大机制：激光器的核心部件是活性介质，当激发介质吸收外部能量时，活性介质中的原子或分子的能级结构发生改变。通过在活性介质中施加一个激发源，如电弧放电、光束注入等，使活性介质中的原子或分子跃迁到高能级，然后当刺激辐射进入到介质中时，活性介质中的原子或分子将选择与自身能级匹配的光进行吸收，从而完成能级的跃迁，最终放大光的能量。

3. 激光由于具有高度聚焦的特点，在激光器中通常采用谐振腔结构来提高激光

的聚焦能力。谐振腔由一个或多个反射镜构成，通过反射镜反射激光光子，使它们在谐振腔内多次来回传播，从而增强光的强度。反射镜的选择通常是光学镜、半反射镜和全反射镜，通过适当选择反射镜的反射率和衰减系数，可以实现激光的放大和稳定输出。

激光原理期末知识点总复习材料

激光原理是物理学和光学学科中的重要内容，它是现代科技发展的基

础之一、下面是激光原理期末知识点的总复习材料。

1.激光的定义和概念：激光是指具有相干特性、能量集中、波长单一

且紧凑的光束。其与常规光的最大区别在于具有相干性和能量集中性。

2.激光的产生过程：激光的产生过程主要包括受激辐射和自发辐射。

受激辐射是指在外界光或电磁辐射的刺激下，原子或分子由基态跃迁到激

发态并通过受激辐射返回基态时所发射的光。自发辐射是指原子或分子自

发地从激发态返回基态所发射的光。

3.光激发和电子激发的激光：根据产生激发所用的不同方法，激光可

以分为光激发和电子激发的激光。光激发的激光是通过外界光的能量传递

使原子或分子激发并产生激光。电子激发的激光是通过外界电子束或放电

使原子或分子激发并产生激光。

4.激光功率和激光能量：激光功率是指单位时间内激光辐射出的能量，单位为瓦特(W)；激光能量是指激光脉冲的总能量，单位为焦耳(J)。

5.激光的特性：激光具有相干性、方向性、单色性和高亮度等特性。

相干性是指激光的波长相近的光波的相位关系保持稳定，能够构成干涉图样。方向性是指激光具有狭窄的发射角度，能够通过透镜等光学元件进行

聚焦。单色性是指激光具有非常狭窄的波长，具有很高的色纯度。高亮度

是指激光能够将能量集中在很小的空间范围内，能够产生很高的光功率密度。

6.激光器的结构和工作原理：激光器主要由激光介质、泵浦能源、光

腔和输出镜组成。激光介质是产生激光的核心部件，泵浦能源是提供激发

条件的能源，光腔是激发介质形成激光放大的空间环境，输出镜是选择性反射激光光束的光学元件。

激光知识点总结

一、激光的工作原理

激光是由激光管或半导体激光器等激光器件产生的一种特殊的光，其产生过程涉及到激发、放大和辐射三个过程。激发过程是激光器内部能级的粒子被外部能量激发，处于高能级，

即被激发态。放大过程是被激发态的粒子受到反射膜的作用，在激光谐振腔内不断来回运动，使得光子通过受激辐射不断放大，形成激光能量。辐射过程是形成激光光束的过程，

激光能量通过谐振腔的光学放大产生足够的光强，经过半透过膜射出。

二、激光的分类

根据激光器产生的机理、工作波长和应用领域不同，激光可以分为不同的类型。常见的激

光器包括气体激光器、固体激光器、半导体激光器等。气体激光器主要包括CO2激光器、氩离子激光器等，工作波长主要在10.6微米和0.5微米左右。固体激光器主要包括

Nd:YAG激光器、Nd:YVO4激光器等，工作波长主要在1微米左右。半导体激光器主要包

括GaAs激光器、InGaN激光器等，工作波长主要在可见光和红外光区域。

三、激光的应用

激光在各个领域都有着广泛的应用，包括医学、通信、材料加工等。在医学领域，激光可

以用于手术、治疗、检测等，例如激光近视手术、激光溶脂手术等。在通信领域，激光可

以用于光纤通信、激光雷达等，实现了信息的高速传输和大容量存储。在材料加工领域，

激光可以用于切割、焊接、打标等，高精度、高效率、非接触等优点，深受制造业的青睐。

四、激光的安全问题

激光的应用虽然带来了很多便利，但同时也伴随着一些安全问题。激光具有高能量密度、

强聚焦性和直线传播性，如果被不当使用，可能会导致眼睛、皮肤等组织的损伤。因此，

激光原理知识点总结

激光的产生原理

激光是一种与常规光具有本质不同的光。它是通过一种叫做“受激辐射”的过程产生的，这

是量子力学的一种结果。激光的产生原理主要涉及三个主要过程：光的激发、光的放大和

光的辐射。

首先是光的激发。激光的产生需要通过能量输入来激发原子或分子的能级。当外界能量激

发物质的能级时，原子或分子的电子会从低能级跃迁到高能级，形成“受激辐射”所需的激

发态。

然后是光的放大。在受激辐射的过程中，当一个光子与处于激发态的原子或分子碰撞时，

它会与其相互作用，导致后者释放出另一个同频率、同相位和同偏振的光子，并回到低能级。这个新的光子与已有的光子具有相同的频率、相位和偏振，因此它们会在相互作用的

同时相互放大，形成一支激光光束。

最后是光的辐射。当受激辐射的过程一直不断地发生时，光子会在光学共振腔中来回反射，产生一支具有高度相干性、高亮度和高直线度的激光光束。这种光具有很强的聚焦能力和

穿透能力，因此在很多领域有着广泛的应用价值。

激光的特点

激光具有以下几个主要特点：

1.高度相干性。激光光束的波长一致、频率一致、相位一致，因此具有很高的相干性。这

使得激光在干涉、衍射和频谱分析等方面具有很大的优势。

2.高亮度。激光的辐射强度非常集中，因此具有很高的亮度。这使得激光可用于制备高清

晰度的成像系统和高精度的测量装置。

3.高直线度。激光的传播路径非常直线，几乎不具有散射，因此具有很高的直线度。这使

得激光在通信、激光雷达和光刻等领域有着广泛的应用。

激光器件的工作原理和应用

激光器件是产生激光光束的重要设备，其工作原理一般基于受激辐射过程。目前常用的激

激光知识点归纳总结

一、激光的基本概念

1. 激光的定义：激光是指一种纯准直性极好的光线，其光子是高度同步的单色光子。

2. 激光的产生：激光是由受激发射产生的，利用三能级或四能级的原子，分子或离子系统，通过外加能量使体系转移到激发态，再利用其辐射产生激光光子。

3. 激光的特性：激光具有单色性、准直性、明暗对比度高、相干性强等特点。

4. 激光的种类：激光可以分为气体激光器、固体激光器、液体激光器和半导体激光器等。

二、激光的基本原理

1. 激光的受激辐射：当原子、分子或离子处于激发态时，通过外界刺激的辐射能引起它们

从激发态向稳态跃迁，再发出与外界激发辐射相同特性的电磁波，即受激辐射。

2. 激光的稳态条件：产生激光需要满足稳态条件，即发射和吸收的粒子数要平衡，从而实

现能量的持续放大和稳定输出。

3. 激光的放大作用：在激光器内，通过激发态原子、分子或离子吸收外界光子能量，使它

们跃迁到更高激发态，从而放大光子，产生激光。

4. 激光的光学谐振腔：激光器内部常常设置光学谐振腔，用来反射和增强激光，从而实现

激光的输出。

三、激光的应用领域

1. 激光测距与测速：激光雷达通过测量反射光的飞行时间来实现测距，同时通过多普勒效

应测速。

2. 激光材料加工：激光可用于金属切割、焊接、打孔等材料加工过程。

3. 激光医学应用：激光可用于眼科手术、皮肤治疗、激光治疗仪等医疗设备。

4. 激光通讯：激光可以传输更大带宽、更高速率的信息，用于通讯领域。

5. 激光导航：激光雷达可用于无人飞行器、自动驾驶汽车等导航系统。

6. 激光防御：激光武器可用于导弹防御、激光束武器等领域。

激光原理复习知识点

一名词解释

1. 损耗系数及振荡条件:

0)(m ≥-=ααS o I g I ,即α≥o g 。α为包括放大器损耗和谐振腔损耗在内

的平均损耗系数。 2. 线型函数：引入谱线的线型函数p v p v v )(),(g 0~

，线型函数的单位是S ，括号中的0v 表示线型函数的中心频率，且有

⎰+∞∞-=1),(g 0~v v ，并在0v 加减2v ∆时下降至最大值的一半。按上式定义的v

∆称为谱线宽度。

3. 多普勒加宽:多普勒加宽是由于做热运动的发光原子所发出的辐射的多普勒频移所引起的加宽。

4. 纵模竞争效应：在均匀加宽激光器中，几个满足阈值条件的纵模在震荡过程中互相竞争，结果总是

靠近中心频率0v 的一个纵模得胜，形成稳定振荡，其他纵模都被抑制而熄灭的现象。

5. 谐振腔的Q 值:无论是LC 振荡回路，还是光频谐振腔，都采用品质因数Q 值来标识腔的特性。定义

p v P w Q ξπξ

2==。ξ为储存在腔内的总能量，p 为单位时间内损耗的总能量。v 为腔内电磁场

的振荡频率。

6. 兰姆凹陷：单模输出功率P 与单模频率q v 的关系曲线，在单模频率等于0的时候有一凹陷，称作兰

姆凹陷。

7. 锁模：一般非均匀加宽激光器如果不采取特殊的选模措施，总是得到多纵模输出，并且由于空间烧

孔效应，均匀加宽激光器的输出也往往具有多个纵模，但如果使各个振荡的纵模模式的频率间隔保持一定，并具有确定的相位关系，那么激光器输出的是一列时间间隔一定的超短脉冲。这种使激光器获得更窄得脉冲技术称为锁模。

8. 光波模：在自由空间具有任意波矢K 的单色平面波都可以存在，但在一个有边界条件限制的空间V

激光的原理及应用知识点

1. 激光的定义和特性

•激光（laser）是指产生具有高度聚束、单色性、相干性和高强度的光束的装置。

•激光的特性包括：单色性（具有极窄的频谱宽度）、聚束性（能够将光线聚焦成非常细小的光点）、相干性（光波之间存在一定的相位关系）、高强度（具有高能量密度）。

2. 激光的工作原理

激光的工作原理基于受激辐射和光放大效应：

•受激辐射：当处于激活态的原子或分子受到光的刺激时，会发射出与入射光子能量、相位和方向完全一致的新光子，这个过程就是受激辐射。

•光放大效应：当光通过介质（例如激光介质）时，受激辐射会导致光子数目的指数级增加，从而形成高度聚束、相干性极高的激光。

3. 激光的应用领域

激光的特性使其在许多领域有着广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：

3.1 激光切割和焊接

•激光切割：利用激光的聚束性和高功率特性，可以将金属、塑料等材料快速、精确地切割成所需形状。

•激光焊接：激光焊接可以用于金属的精确焊接，以及材料的表面处理和改性。

3.2 激光医学

•激光手术：激光可以在医疗领域用于精确切割、烧灼和凝固组织，实现手术的微创和精确性。

•激光美容：激光可以用于去除皮肤上的疤痕、色斑以及不良血管的治疗。

3.3 激光通信

•光纤通信：激光作为光纤通信的光源，可以实现高速、远距离的信息传输，广泛应用于互联网和电信领域。

•激光雷达：激光雷达利用激光束测量目标物体的距离和速度，广泛应用于自动驾驶、测绘和航空领域。

3.4 激光制造

•激光打印：激光打印利用激光束对打印介质进行非接触式打印，实现高速、高精度的打印效果。

激光原理复习知识点

一名词解释

1. 损耗系数及振荡条件:

0)(m ≥-=ααS o I g I ,即α≥o g 。α为包括放大器损耗和谐振腔损耗在内

的平均损耗系数。 2. 线型函数：引入谱线的线型函数p v p v v )(),(g 0~

，线型函数的单位是S ，括号中的0v 表示线型函数的中心频率，且有

⎰+∞∞-=1),(g 0~v v ，并在0v 加减2v ∆时下降至最大值的一半。按上式定义的v

∆称为谱线宽度。

3. 多普勒加宽:多普勒加宽是由于做热运动的发光原子所发出的辐射的多普勒频移所引起的加宽。

4. 纵模竞争效应：在均匀加宽激光器中，几个满足阈值条件的纵模在震荡过程中互相竞争，结果总是

靠近中心频率0v 的一个纵模得胜，形成稳定振荡，其他纵模都被抑制而熄灭的现象。

5. 谐振腔的Q 值:无论是LC 振荡回路，还是光频谐振腔，都采用品质因数Q 值来标识腔的特性。定义

p v P w Q ξπξ

2==。ξ为储存在腔内的总能量，p 为单位时间内损耗的总能量。v 为腔内电磁场

的振荡频率。

6. 兰姆凹陷：单模输出功率P 与单模频率q v 的关系曲线，在单模频率等于0的时候有一凹陷，称作兰

姆凹陷。

7. 锁模：一般非均匀加宽激光器如果不采取特殊的选模措施，总是得到多纵模输出，并且由于空间烧

孔效应，均匀加宽激光器的输出也往往具有多个纵模，但如果使各个振荡的纵模模式的频率间隔保持一定，并具有确定的相位关系，则激光器输出的是一列时间间隔一定的超短脉冲。这种使激光器获得更窄得脉冲技术称为锁模。

8. 光波模：在自由空间具有任意波矢K 的单色平面波都可以存在，但在一个有边界条件限制的空间V

中考物理激光原理及应用复习知识梳理

激光（laser）是指由同种物质组成的光波在特定条件下产生的一种特殊光。它具有单色性、相干性、方向性和高亮度等特点，被广泛应用于工业、医疗、通信、科学研究等领域。在中考物理中，对激光的原理及应用有一定的考查，下面将对激光的原理和应用进行复习知识梳理。

一、激光的原理

1. 激光的产生原理

激光的产生是在激光器中，通过受激辐射产生的一个光子引起其他光子的受激辐射而形成的。其主要过程包括：吸收能量、受激辐射、光子的逐渐增多、光子的任一激发态上处于较长时间等。

2. 激光的主要特性

激光具有单色性、相干性、方向性和高亮度等特点。其中，单色性是指激光的频率非常纯净，波长非常稳定；相干性是指所有的光波充分地想关联在一起，可以形成干涉图样；方向性是指激光辐射的光束非常集中，可以很容易地成为平行光束；高亮度是指激光所携带的能量集中在很小的空间内。

3. 激光器的基本组成

激光器由激光介质、泵浦源、镜子、光学腔等组成。其中，激光介

质是激发光子的来源，泵浦源是为激光介质提供能量的源泵，镜子是

构成激光光腔的光学元件，光学腔是放置激光介质和镜子的部分。

二、激光的应用

1. 激光在医学中的应用

激光在医学中有广泛的应用，包括激光治疗、激光手术和激光成像等。其中，激光治疗主要用于癌症、眼科疾病和皮肤疾病等的治疗；

激光手术主要用于激光近视手术、激光角膜塑形术等；激光成像主要

用于超声激光成像、人体内部结构的观测等。

2. 激光在通信中的应用

激光在光纤通信中起到了重要的作用。激光通过纤维传输数据，使

激光原理重要知识点总结

一、光的增益作用

光的增益作用是指当激光器原子、分子或离子受到外界激励时，电子由基态跃迁到激发态

的过程，然后通过受激辐射过程，释放出同频的光子，光子与原子、分子或离子碰撞后，

再次受激辐射产生的光子数量比刚开始辐射的光子相同，这样逐渐增加，形成激光。

1. 受激辐射

当自由的电子和可激发的原子或离子发生碰撞时，后者的电子可以从较低的激发态跃迁到

高的激发态，此时发射的辐射光子就与入射的引激光的频率相同。这种过程称为受激辐射。

2. 反转分布

在激光器的工作状态下，使激光材料中原子、分子或离子的激发态的密度大于基态的密度，这种特殊的能级布局称为反转分布。只有当反转分布具有足够的时间持续性，才能形成激

光输出。

二、激光共振腔

激光共振腔是由两个反射镜构成的，其中一个为半透反射镜，另一个为全反射镜。它的主

要功能是将光共振在腔内，使得只有与激光器频率一致的光才得以通过反射镜输出，而其

它频率的光则在腔内循环反射，形成激光输出。激光腔外的泵浦装置则通过激发工作物质

的原子或离子的跃迁将能量传递给激光材料，使得激光器能够继续工作。

三、激光输出

当光共振在激光器内部形成激光，并且通过激光腔的半透反射镜输出激光后，激光通过调

制器、色散系统、光阑以及辐射器等设备，再通过光阑进行空间裁剪，在目标面形成所需

要的光斑。激光在输出过程中还需要考虑各种参数的调节和控制，以保证激光输出质量。

总的来说，激光技术以其高亮度、高品质、高能量密度、高单色性、高直线偏振度和相干

度等优异的特性，已经在通信、医学、材料加工、军事、精密定位等领域得到了广泛的应用。同时，激光技术的应用也在不断地拓展中，为各行各业带来更多的机遇和挑战。

激光原理复习知识点

激光（Laser）是一种特殊的光源，具有高亮度、高单色性和高直线度等特点，广泛应用于医疗、通信、材料加工等领域。激光的产生是基于激光原理，本文将围绕激光原理展开复习，帮助读者更好地理解激光的工作原理及常见应用。

1. 光的特性：

光是电磁波的一种，具有波粒二象性。在光学中，我们常常将光看作是一束光线，使得光的传播更易于理解。光的主要特性包括波长、频率、振幅和相位等。

2. 激射过程：

激光的产生是通过光子在外部受激辐射的作用下，从处于激发态的原子或分子中重新退激而产生。这个过程需要一种激光介质，如气体、固体或液体，以及与之匹配的能量源，如泵浦光源或电子束。

3. 受激辐射：

在激光介质中，经过泵浦作用，一部分原子或分子被激发到激发态。当这些处于激发态的粒子受到外界能量刺激时，会从高能级跃迁到较低能级，释放出额外的光子，这就是受激辐射。这些受激辐射的光子可以与其他激发态粒子进行相互作用，进一步增强受激辐射的效果。

4. 波导结构：

为了通过受激辐射实现激光的放大和反射，激光器通常采用波导结构。波导结构允许激光光束在其中传播，而不会发生较大的损耗。波导结构可以是导光纤、半导体器件或光学腔等形式。

5. 消谐：

在激光器中，为了保持单一频率的输出，需要进行消谐。消谐可以通过调整激光介质的性质或使用消谐元件来实现。消谐的目的是确保激光器输出的光具有较窄的频谱宽度，以便于在通信和光谱分析等应用中的有效使用。

6. 光的放大：

激光原理考试重点

第一章激光的基本原理

1.光子的波动属性包括什么？动量与波矢的关系？光子的粒子属性包括什么？质量与频率的关系？

答：光子的波动性包括频率，波矢，偏振等。粒子性包括能量，动量，质量等。

动量与波矢：

质量与频率：

2.概念：相格、光子简并度。

答：在六维相空间中，一个光子态对应的相空间体积元为，上述相空间体积元称为相格。

处于同一光子态的光子数称为光子简并度，它具有以下几种相同含义：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

3.光的自发辐射、受激辐射爱因斯坦系数的关系

答：自发跃迁爱因斯坦系数：.受激吸收跃迁爱因斯坦系数：)。

受激辐射跃迁爱因斯坦系数：。

关系：;;

为能级的统计权重(简并度)

当时有

4.形成稳定激光输出的两个充分条件是起振和稳定振荡。形成激光的两个必要条件是粒子数反转分布和减少振荡模式数

5.激光器由哪几部分组成？简要说明各部分的功能。

答：激光工作物质：用来实现粒子数反转和产生光的受激发射作用的物质体系。接收来自泵浦源的能量，对外发射光波并能够强烈发光的活跃状态，也称为激活物质。

泵浦源：提供能量，实现工作物质的粒子数反转。光学谐振腔：a)提供轴向光波模的正反馈；b)

模式选择，保证激光器单模振荡，从而提高激

光器的相干性。

6.自激振荡的条件？

答：条件：其中为小信号增益系数：为包括放

大器损耗和谐振腔损耗在内的平均损耗系数。

7.简述激光的特点？

答：单色性，相干性，方向性和高亮度。

8.激光器分类：固体液体气体半导体染料

第二章开放式光腔与高斯光束