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《激光原理》复习思考题

第一章激光的基本原理

SER英文名称的含义是什么？

2・激光是什么时候发明的？发明激光的科学家和丁•稈师是谁？

3.激光的基木物理基础是什么？

4.激光的基木特性是什么？

5.激光有哪些特征参量？

6.激光器的主要组成部分有哪些？并描述备个部分的基木作用。

7.激光器有哪些类型？你如何对激光器进行分类。

8.激光的主要应用有哪些，请详细描述你所熟悉的激光应用。

9.什么是黑体辐射？请写出PLANCK公式，并说明它的物理意义。

10.什么是光波模式和光了状态？

II.如何理解光的相干性？何谓相干时间，相干长度、面积和体积？

12.光波模式、光了状态和光了的相格空间是同一概念吗？

13.何谓光子的简并度？

14.请描述能级的光学跃迁的三大过稈，并写出它们的特征和跃迁几率。

15.EINSTEIN系数和EINSTEIN关系的物理意义是什么？

16.如何推导出EINSTEIN关系？

17.产生激光几个必要条件是什么？

18.什么是热平衡时能级粒子数的分布？

19.什么是粒子数反转，如何实现粒子数反转？

20.你如何理解“负温度”效应

21.如何定义激光增益，什么是小信号增益？什么是增益饱和？

22.什么是自激振荡？产生激光振荡的基木条件是什么？

23.如何理解激光的模式：横模、纵模？

24.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？

第二章开放式光腔与高斯光束

1.请描述激光谐振腔和激光镜片的类型？

2.什么是谐振腔的谐振条件？

3.如何计算纵模的频率、纵模间隔和纵模的数H?

4.如何理解无源谐振腔的损耗和Q值？

5.在激光谐振腔屮有哪些损耗因素？

6.请熟悉射线矩阵光学，例如：（1）光束在白由空间的传播；（2）薄透镜变换；

（3）凹面镜反射；（4）介质中传播等。

7.什么是激光谐振腔的稳定性条件？如何有谐振腔的矩阵光学推导出来？

8・请曲出激光谐振腔的稳定性图，并标出几种典型的谐振腔型在图屮的位置。

9.你如何理解激光谐振腔衍射理论的自再现模？

10.你理解菲涅耳■基尔赫夫方稈屮每一项的物理意义吗？

11.你能写出圆形镜谐振腔前几个模式的光场分布函数吗？你理解它们毎一项的物理

意义吗？

12.为什么稳定腔的激光光束为高斯光束？什么是基横模？你能逝出前几个横模

的光斑图形和光强分布图吗？

13.在你同时考虑激光的横模和纵模时，激光谐振的条件是什么？

14.请写出拉盖尔■高斯光束的行波场的表达式，并说明每一项的物理意义？

15.你如何计算基模高斯光束的主要参最：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，模体积等？

16.什么是一般稳定球面腔与共焦腔的等价性，你如何理解它们？

17.对于一般稳定球血腔，你如何计算它们的主要参量？

18.什么是腔的菲涅耳数，它与腔的损耗有什么关系？

19・你掌握高斯光束的三种表征方法吗？什么是它们的q参数？

20.如何用ABCD方法来变换高斯光束？请熟悉儿种情况下的ABCD变换矩阵。

21.如何计算高斯光朿的聚焦？

22.非稳定腔与稳定腔的区别是什么？举例说明哪些是非稳定腔。

第二章练习

1 •制作一个腔长为L的对称稳定腔，反射镜曲率半径的取值范围如何确定？2•给定稳定腔的一块反射镜，要选配另一块反射镜的曲率半径，其取值范I羽如何确定？

3.如果己有两块反射镜，曲率半径分别为Rl、R2,欲用它们组成稳定腔，腔长范围如何确定？

4.共焦腔的参数为R1二R2二L.请应用往返矩阵推导共焦腔为何种腔型。

5.已知:Rl=°°, R2=2m, L=0. 5m.

(1)证明该腔为稳定腔；

(2)计算：w。，Wm Ws2・

6.高斯光束的聚焦：已知束腰半径W0,束腰与透镜的距离为L,透镜的焦距为

F,用Q参数的方法,求经透镜聚焦后新的束腰的大小和位置.