激光原理知识点
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1.锁模:受到光子平均驻腔寿命的限,利用调Q技术只能获得脉宽为毫微秒量级的激光脉冲;利用锁模技术可以获得皮秒和飞秒量级的激光脉冲——经过特殊的调制技术,使各振荡模式的频率间隔保持一定,并具有确定的相位关系,则激光器将输出一列时间间隔一定的超短脉冲——声光振幅调制锁模,电光频率,染料。
2.谐振腔的Q值:是评定激光器中光学谐振腔质量好坏的指标——品质因数。 (调Q技术:在泵浦开始激励时,使光腔具有高损耗值,高能级上的粒子积累到较高的水平,即:使反转粒子数密度达到一定的值;在适当的时刻,使腔的损耗突然降低,阈值随之突然下降,此时反转粒子数密度大大超过阈值,受激辐射迅速增加;在极短的时间内,强的激光巨脉冲输出。—动态损耗,插入损耗,开关时间,同步性能—机械(转镜),声光,电光,染料。)
3.增益的空间烧孔效应:在驻波腔激光器中,腔内形成一个驻波场,波腹处增益最小,而波节处增益最大,沿光腔方向增益系数的这种非均匀分布称为空间烧孔效应。一般使激光器工作于多纵模和多横模的情况,不利于提高光的相干性但有利于增加光的能量或功率。——高压气体激光器,含光隔离器的环形行波腔。
4.模式的空间竞争:由于轴向空间烧孔效应,不同纵模可能使用不同空间的激活粒子而同时产生振荡。(均匀加宽的模式竞争:在均匀加宽的激光器中,开始时几个满足阈值条件的纵模在振荡过程中相互竞争,结果总是靠近中心频率的一个纵模获胜,形成稳定的振荡,其他的纵模都被抑制而熄灭。这种情况叫模式竞争。)
5. 驰豫振荡:固体脉冲激光器所输出的并不是平滑的光脉冲,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
6.兰姆凹陷:当输出光的频率与中心频率相同时,两个烧孔完全重合,烧孔面积减小,即对激光做贡献的反转粒子数减少,输出功率下降,在输出功率对频率的关系曲线上出现一个凹陷。
7.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,这种现象叫频率牵引。
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 内,只能存在一系列独立的具有特定波矢k的平面单色驻波;这种能够存在腔内的驻波成为光波模。
9.光子态:光子在由坐标与动量所支撑的相空间中所处的状态。
9.相格:在三维运动情况下根据测不准关系,在六维相空间中一个光子态对应的相空间体积元成为相格。
10.光子简并度:处于同一光子态的光子数。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。
11.谱线加宽:实际中的谱线加宽由于各种情况的影响,自发辐射并不是单色的,而是分布在中心频率附近一个很小的频率范围内。这就叫谱线加宽。
12.激光的特性:1.方向性好,最小发散角约等于衍射极限角2.单色性好3.亮度高4.相干性好
13.粒子数反转:在外界激励下,物质处于非平衡状态,使得n2>n1 19. 增益系数:光通过单位长度激活物质后光强增长的百分数
14.增益饱和:在抽运速率一定的条件下,当入射光的光强很弱时,增益系数是一个常数;当入射光的光强增大到一定程度后,增益系数随光强的增大而减小。——饱和光强,即激活介质给定跃迁的饱和参量。
15.纵模:在腔的横截面内场分布是均匀的,而沿腔的轴线方向即纵向形成驻波,驻波的波节数由q决定将这种由整数q 所表征的腔内纵向场分布称为纵模
16.横模:腔内垂直于光轴的横截面内的场分布称为横模
17.菲涅尔数:N,即从一个镜面中心看到另一个镜面上可划分的菲涅尔半波带的数目。表征损耗的大小。衍射损耗与N成反比
18.单色性,相干性,方向性,高亮度。全息照相是利用激光的相干特性的。激光工作物质、激励能源(泵浦)和光学谐振腔。
19.线宽极限:输出激光是一个具有衰减的有限长波列,具有一定的谱线宽度,是由于自发辐射的存在而产生,无法排除。
20.横膜选择:不同模间衍射损耗有差别——降低基膜的衍射损耗,使之满足阈值条件,则其他膜因损耗高儿不能起振,被抑制。(小孔光阑玄魔,谐振腔参数法,非稳腔选模,微调谐振腔)
21.纵模选择:频率差具有不同的小信号增益系数——扩大和充分利用相邻模间的增益差,或认为引入损耗差。(短腔法,行波腔法,选择性损耗法)
22.稳频:兰姆凹陷,塞曼,饱和吸收,无源腔稳频。