(完整版)激光原理期末知识点总复习材料,推荐文档

激光原理期末知识点总复习材料

2.激光特性：单色性、方向性、相干性、高亮度

3.光和物质的三种相互作用：自发辐射，受激吸收，受激辐射

4.处于能级u 的原子在光的激发下以几率 向能级

1跃迁，并发射1个与入射光子全同的光子，Bul 为受激辐射系数。

5.自发辐射是非相干的。受激辐射与入射场具有相同的频率、相位和偏振态，并沿相同方向传播，因而具有良好的相干性。

6.爱因斯坦辐射系数是一些只取决于原子性质而与辐射场无关的量，且三者之间存在一定联系。

7.产生激光的必要条件：工作物质处于粒子数反转分布状态

8.产生激光的充分条件：在增益介质的有效长度内光强可以从微小信号增长到饱和光强Is

9.谱线加宽特性通常用I 中频率处于ν～ν+d ν的部分为I(ν)d ν,则线型函数定义为线型函数满足归一化条件：

10.的简化形式。11.

四能级比三能级好的原因：更容易形成粒子数反转 画出四能级系统的能级简图并写出其速率方程组

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l l l l N N n f f n dt dN n

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ul B W =1

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∞-ννd g 1

21212)(-+=S A τ

12

E 2

1

12.13.14.15.程的本征函数和本征值。研究方法：①几何光学分析方法②矩阵光学分析方法③波动光学分析方法。处于运转状态的激光器的谐振腔都是存在增益介质的有源腔。

16.腔模沿腔轴线方向的稳定场分布称为谐振腔的纵模，在垂直于腔轴的横截面内的稳定场分布称为谐振腔的横模。

17.

腔长和折射率越小，纵模间隔越大。对于给定的光腔，纵模间隔为常数，腔的纵模在频率尺上是等距排列的

不同的横模用横模序数m,n 描述。对于方形镜谐振腔这种轴对称系统来说，m,n 分别表示沿腔镜面直角坐标系的水平和垂直坐标轴的光场节线数。对于圆形镜谐振腔这种旋转对称系统来说，m,n 分别表示沿腔镜面极坐标系的角向和径向的光场节线数。

18.

腔内光子的平均寿命就等于腔的时间常数。

19. δ：平均单程损耗因子，τR ：腔的时间常数，Q ：品质因数，三个量都与腔的损耗有

20.

21.共轴球面腔的稳定性条件：

当g 1g 2=0或1时是临界腔，当g 1g 2>1或<0时是非稳定腔。

22.所谓自再现模就是这样一种稳定场分布，其在腔内渡越一次后，除振幅衰减和相位滞后外，场的相对分布保持不变。

23.在腔的菲涅尔数足够大时，方形球面镜共焦腔（解析为长椭球函数）近似表示为厄米多项式与高斯函数乘积的形式；圆形球面镜共焦腔（解析为超椭球函数）可近似表示为拉盖尔多项式与高斯函数乘积的形式。24. 可见，共焦腔反射镜面是曲率最大的等相位面。

25.任意一个稳定球面腔唯一地等价于某一个共焦腔，反过来是对应多个。

26.使用稳定腔的激光器所输出的激光将以高斯光束的形式在空间传播

Z R 为高斯光束的瑞利长度，实际应用中常称2Z R 为高斯光束的准直距离。

27.基模高斯光束的性质：高斯光束既不是平面波，也不是一般的球面波，在其传输轴线附近可以近似看作是一种非均匀高斯球面波。在传播过程中其曲率中心与曲率半径不断改变，其振幅和强度在横截面内始终保持高斯分布特性，强度集中在轴线附近，且等相面始终保持为球面。

28.当工作物质的增益较高时，采用非稳腔也可形成稳定的激光振荡，且与稳定腔相比，非稳腔具有大的模体积和好的横模鉴别力，从而可实现高功率单模运转，获得良好的激光输出特性。因此，高功率激光器多采用非稳腔。

29.弛豫振荡形成的主要原因：随着光泵的作用，激光器达到其振荡阈值产生激光振荡，腔内光子数密度上升，输出激光。随着激光的发射，上能级粒子数被大量消耗，使反转粒子数密度下降，到低于阈值时，激发发射停止。此时由于光泵的继续抽运，反转粒子数密度重又上升，到高于阈值时，产生第二个激光脉冲。如此往复，直至光泵停止上述过程才结束。由于每个尖峰脉冲均产生于阈值附近，故脉冲的峰值功率水平不高，且增大泵浦能量也无助于提高其峰值功率，只能是增加尖峰脉冲的个数。在脉冲形成的过程中，激光器的阈值始终保持不变是产生弛豫振荡最根本的原因。

30.光子简并度：处于同一光子态的光子数称为光子简并度n 。

光子简并度还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。

31.横模选择的原理：谐振腔中不同横模具有不同的损耗是横模选择的物理基础。

32.典型激光器工作物质，能级结构，输出波长：

①红宝石：三能级，694.3nm

②He-Ne 激光：四能级，632.8nm （其中He 为辅助气体，Ne 为工作物质）

33.结合激光四个特性，说出激光应用：①激光测距：方向性，相干性，测量变得更加精确和方便；②激光打孔：单色性，高亮度，实现了对细小物体的精密加工；③激光显微镜：高亮度，不需要做切片标本就能以很高的分辨力观察生物体；④激光信息处理：相干性，单色性，实现光盘中大量数据信息的写入和读取；])/(1[)(2000z f z z R +=∴