激光原理复习知识点讲课教案

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 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. 注入锁定：用一束弱的性能优良的激光注入一自由运转的激光器中，控制一个强激光器输出光束的光谱特性及空间特性的锁定现象。（分为连续激光器的注入锁定和脉冲激光器的注入锁定）。

10. 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η

/)(12E E -附近一个很小的频率范围内。这就叫谱线加宽。 11. 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。

12. 自发辐射：处于高能级Ｅ２的一个原子自发的向Ｅ１跃迁，并产生一个能量为ｈｖ的光子

13. 受及辐射：处于高能级Ｅ２的一个原子在频率为ｖ的辐射场作用下，向Ｅ１跃迁，并产生一个能量为ｈｖ的光子

14. 激光器的组成部分：谐振器，工作物质，泵浦源

15. 腔的模式：将光学谐振腔内肯能存在的电磁场的本征态称为‘’。

16.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

17.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

18.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

20.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。

21.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。

22.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

23.横模：腔内垂直于光轴的横截面内的场分布称为横模

24.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。

25.自在现模：把开腔镜面上经一次往返能再现的稳态场分布称为自在现模或横模。

26.损耗系数：光通过单位距离后光强衰减的百分数

27.自激振荡：不管初始光强多微弱，只要放大器足够长，就总能形成确定大小的光

强Im，满足振荡条件。

28.多普勒效应：设一发光原子(光源)的中心频率为

0，当原子相对于接收器以速度v

z

运动时，接收器测得的光波频率变为（略）；

29.多普勒加宽：由于作热运动的发光原子(分子)所发出的辐射的多普勒频移引起的

加宽

30.谱线加宽：由于各种因素的影响，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。

时有最大值，下降至最大值的一半，对应得宽度。

31.谱线宽度：线型函数在

32.线性函数：归归一化的自发辐射光功率，描述单色辐射功率随频率变化的规律，

定义为分布在某一频率附近单位频率间隔内的自发辐射功率与整个频率范围内的自发辐射总功率之比。用于表示谱线的形状。

33.均匀加宽：引起加宽的物理因素对每个原子都是等同的，包括自然加宽、碰撞加

宽及晶格振动加宽每个发光原子都以整个线型发射，不能把线型函数上的某一特定频率和某些特定原子联系起来，每一发光原子对光谱线内任一频率都有贡献。

34.非均匀加宽：原子体系中每个原子只对谱线内与它的表现中心频率相应的部分有

贡献，因而可以区分谱线上的某一频率范围是由哪一部分原子发射的，包括气体工作物质中的多普勒加宽和固体工作物质中的晶格缺陷加宽。

35.激光器振荡阈值：工作物质自发辐射在光腔内因不断获得受激放大形成振荡所需

要的门限条件，可用反转粒子数密度，阈值增益系数，阈值泵浦功率来表示。

36.ＡＳＥ：不满足阈值条件，但处于集居数反转的工作物质对自发辐射光具有放大

作用。

37.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38.自选模：设三个纵模v1，v2，v3同时起振，随着振荡的持续光强I1，I2，I3逐

渐增大，当光强足够大，（可与Is比拟时）由于增益饱和，导致增益曲线在各频率处整体下降，结果各纵模由于增益系数小于阈值增益系数,先后熄灭，最后仅剩下最接近中心频率vo的一个纵模维持自激振荡，这一现象称。