周炳琨-激光原理-第五版
周炳坤激光原理与技术课件光与物质相互作用
η
=1+
χ ′ (ω )
2
=1+
ne2
mε 0ω0γ
⋅
1
(ω0 − ω)γ −1
+
4(ω
− ω0 γ2
)2
β
=
χ′′(ω )
2
=
−
ne2
2mε 0ω0γ
⋅ 1+
1
4(ω − ω0 )2 γ2
折射率虚部与吸收相关，β 也称为消光系数
（4.2.24）
（4.2.25） （4.2.26） （4.2.32） （4.2.27）
电子的运动方程为：
mx + kx = 0
（4.2.1）
x + ω02 x = 0
式中： ω 0 =
k m
固有振动频率
（4.2.3）
其解为：
x ( t ) = x 0 e iω 0 t ——电子作简谐振动
（4.2.2）
电偶极子振荡时发出的电磁辐射场 E ∝ ex 即： E (t ) = E 0ei(ω0t +ϕ )
Δν = ΔE2 − ΔE1
h
这种加宽是由于量子力学效应产生的，称为自然加宽。相应为自然宽度、
自然轮廓
• 经典理论
辐射原子——电子阻尼振子
E (t) =
x e e −γ t 2
i 2πν0 ⋅t
0
t≥0
其中
−γ
x0e 2
t
0
为振幅，对
x(t)
t<0
作傅立叶变换：
（4.2.10）
∫ x (t ) = +∞ x (ν )e i 2πν t dν −∞
τs
=
固体激光器光路设计_激光原理课程设计报告
WORD文档下载可编辑激光原理与技术课程设计课题名称：固体激光器光路设计与计算专业班级： 2011级光信息学生学号： ********** 学生姓名：学生成绩：指导教师： ******** 课题工作时间： 2014.6.4 至 2014.6.13武汉工程大学教务处侧泵激光器腔长480mm，输出镜曲率半径为5m，聚焦透镜离输出镜焦距为45mm，计算经聚焦以后的激光光斑直径。
用Matlab软件计算输出（用Q参数方法计算，写出Matlab程序）前言 (9)第一章半导体泵浦激光器原理和应用 (9)1.1 激光原理 (10)1.2 半导体泵浦激光器的应用 (11)第二章激光器的设计过程 (12)2.1 半导体泵浦激光器设计方案 (12)2.2 激光器的设计图 (12)2.3 计算聚焦后激光光斑直径 (13)2.4 聚焦透镜焦距与光斑半径的关系 (15)第三章总结 (17)参考文献 (17)激光是二十世纪最重大、最实用的发明之一。
1917年爱因斯坦提出受激辐射理论，1958年12月肖洛和汤斯发明激光原理，1960年7月梅曼制成世界第一台红宝石激光器。
激光具有方向性好、亮度高、单色性好、相干性好等特点，应用领域十分广泛。
半导体泵浦532nm绿光激光器具有波长短、光子能量高、在水中传输距离远和人眼敏感等优点，效率高、寿命长、体积小、可靠性好。
近几年在光谱技术、激光医学、信息存储、彩色打印、水下通讯、激光技术等科学研究及国民经济许多领域中展示出极为重要的应用，成为各国研究的重点。
自第一台红宝石激光器问世，固体激光器就一直占据了激光器发展的主导地位，特别是在20 直占据了激光器发展的主导地位，特别是在20 世纪80 世纪80 年代出现的半导体激光器以及在此基础上出现的全固化固体激光器更因为体积小、重量轻、效率高、性能稳定、可靠性好和寿命长等优点，逐渐成为光电行业中最具发展前途的领域。
目前世界范围内销售的商品固体激光器已有500 余种，但从1998 已有500 余种，但从1998 年开始，固体激光器中的Nd:YAG 中的Nd:YAG 激光器的市场占有率和销售额已升为第一位。
周炳坤激光原理与技术课件第九章 典型激光器与激光放大器
钕玻璃中Nd3+的吸收谱：
三、Nd:YVO4激光器
——掺钕钒酸钇激光器 优点：受激发射截面大，是Nd:YAG的5倍 在 λ = 809nm 存在很强的吸收带，更适用激光管泵浦，YVO4 是双折射 晶体，激光输出 π 方向偏振光，可避免多余的热致双折射
四、Nd:YLF激光器
• Nd:YLF（Nd:Li YF）发射 1053nm波长激光，与掺Nd的 磷酸玻璃的峰值增益相匹配， 适用于制作激光放大器 Nd:YLF的荧光寿命是Nd:YAG 的2倍，适合于激光二极管抽 运，由于荧光寿命长，Nd:YLF 提供的储能是Nd:YAG的两倍 Nd:YLF能级及其跃迁图 发射1053nm和1047nm。可用 腔内起偏器选择
Ar+激光器输出功率随放电电流变化曲线
Lexel Argon Laser
§9.2.3 二氧化碳激光器
一、 CO2激光器的特点
• • • • • • • 属于气体激光器，分子激光器 波长 9－11um，最常见10.6um 效率高 光束质量好 功率范围大（几瓦～几万瓦） 运行方式多样 结构多样
（a）同轴泵浦 （b）傍轴泵浦
• 钛宝石激光器的应用——双端差分吸收激光雷达
§9.2 气体激光器
主要气体：He-Ne、CO2、Ar+、Kr、He-Cd、N2等 优点：气体光学均匀性好 光束质量好：单色性高，相干性好，光束稳定性好 功率大：如CO2激光10.6um可达Kw以上 寿命长 激励方式： 导电激励为主 气体放电激励： 热激励 化学激励
三、抽运方式 1、气体放电灯（闪光灯）激励——光泵
常用氙灯、氪灯
泵浦光源应该满足两个基本条件：
(1)、闪光灯光泵应与激光物质吸收谱重合
高压氙灯的发射光谱
300份物理类专业课程习题答案电子版合集
300份物理类课程习题答案电子版合集（共16页，myth920）理论力学第六版 (哈尔滨工业大学理论力学教研室著) 高等教育出版社课后答案/bbs/viewthread.php?tid=932&fromuid=9理论力学第六版 (哈尔滨工业大学理论力学教研室编著) 高等教育出版社【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=461&fromuid=9《热力学统计物理》汪志诚（第三版）高教出版社 (手抄版)习题答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=84&fromuid=9原子物理学褚圣麟版课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=368&fromuid=9《物理学教程》 (马文蔚著) 高等教育出版社【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=2782&fromuid=9大学物理实验报告与部分范例陈金太厦门大学【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=2350&fromuid=9数学物理方法第三版 (梁昆淼著) 高等教育出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=2600&fromuid=9《理论力学教程》周衍柏高等教育出版社完整版课后答案【khdawlxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=676&fromuid=9固体物理 (黄昆版) 课后习题答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=339&fromuid=9《光学》姚启钧第三版高等教育出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=178&fromuid=9《固体物理教程》王矜奉山东大学出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=1645&fromuid=9热力学统计物理汪志诚第三版高等教育出版课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=289&fromuid=9《量子力学教程》周习勋课后习题答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=388&fromuid=9《原子物理学》杨福家版部分答案高等教育出版社【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=1065&fromuid=9热力学·统计物理汪志诚高等教育出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=566&fromuid=9赵凯华-新概念物理教程《电磁学》【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=1890&fromuid=9《激光原理及应用》陈家璧电子工业出版社思考练习题答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=165&fromuid=9<<电动力学>> 郭硕鸿第二版习题答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=179&fromuid=9数学物理方法梁昆淼高等教育出版社【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=670&fromuid=9热力学统计物理原子物理电动力学高等教育出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=1176&fromuid=9固体物理学(黄昆) 高等教育出版社部分习题解答【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=669&fromuid=9《大学基础物理学》张三慧（第二版）清华大学出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=7372&fromuid=9哈工大理论力学第六版高教版课后答案【khdaw_cola】/bbs/viewthread.php?tid=5562&fromuid=9《传热学》第四版 (杨世铭陶文铨编著著) 高等教育出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=9529&fromuid=9工程光学第二版 1-7章 (郁道银著) 机械工业出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=5205&fromuid=9《物理学教程》马文蔚，周雨青第二版（高教） <下册>课后答案（PFD格式）【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=4383&fromuid=9力学第二版漆安慎高等教育出版社课后习题答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=2241&fromuid=9《电磁学》第二版梁灿彬高等教育出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=4766&fromuid=9量子力学导论（第二版）曾谨言北京大学出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=2225&fromuid=9《热学》(李椿章立源钱尚武) 高等教育出版课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=2440&fromuid=9《量子力学》曾谨言高等教育出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=1156&fromuid=9热力学统计物理（第四版）汪志诚课后参考答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=9179&fromuid=9工程光学郁道银机械工业出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=2917&fromuid=9《热工基础》第二版(张学学)课后答案普通高等教育出版社【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=2993&fromuid=9《量子力学教程》周世勋高等教育出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=1155&fromuid=9大学物理学第五版全册 (马文蔚著) 高等教育出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=11437&fromuid=9电磁学 (赵凯华著) 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高等教育出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=17761&fromuid=9电工与电子技术基础第一章 (宛尚尊著) 中国水利水电出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=12448&fromuid=9理论力学基本教程卢圣治编北京师范大学出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=6867&fromuid=9应用光学 (张以谟著) 机械工业出版社课后答案【khdaw_ricardo】/bbs/viewthread.php?tid=10552&fromuid=9《测量学》课后答案_【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=9550&fromuid=9固体物理方一陆课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=6575&fromuid=9方俊鑫版固体物理课后答案【khdaw_cola】/bbs/viewthread.php?tid=8054&fromuid=9普通物理学第五版1至4册全部答案 (程守洙著) 高等教育出版社课后答案/bbs/viewthread.php?tid=15886&fromuid=9光学教程第三版姚启军课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=6600&fromuid=9物理光学与应用光学第二版公式大全整理【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=15449&fromuid=9钢结构设计原理西南交大课后答案_【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=9596&fromuid=9《理论力学》第3版 1到5章 (郝桐生著) 高等教育出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=15575&fromuid=9数学物理方法第三版 (汪德新著) 科学出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=15433&fromuid=9大学物理学第二版力学 (张三慧著) 清华大学出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=19080&fromuid=9电磁学第二版 (赵凯华陈熙谋著) 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高等教育出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=17252&fromuid=9大学物理上下册 (上海交通大学物理教研室著) 上海交通大学课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=16435&fromuid=9大学物理习题集（七、八、九章） (石庆平钟平卫葛永华陈爱明著) 上海大学出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=17094&fromuid=9量子力学概论第二版 Introduction to quantum mechanics (Griffiths D.J. 著) 机械工业出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=16176&fromuid=9Siefried Fl ?egge，Practical Quantum Mechanics(1994)/bbs/viewthread.php?tid=8556&fromuid=9工程力学静力学与材料力学（部分） (谢传锋单辉祖合编著) 高等教育出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=17160&fromuid=9工程光学第二版物理光学部分12、13、15章 (郁道银谈恒英著) 机械工业出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=16148&fromuid=9传热学第三版 (杨世铭著) 高教出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=16131&fromuid=9傅里叶光学第二版 (吕乃光著) 机械工业出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=19015&fromuid=9大学物理第二版 (余虹著) 科学出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=17312&fromuid=9热学习题答案第二版（1-7章） (李椿著) 高等教育出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=17738&fromuid=9大学物理活页作业 (刘钟毅著) 高等教育出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=17674&fromuid=9电路第四版（1-18章） (邱关源著) 西安交通大学出版社习题精解【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=16776&fromuid=9傅立叶光学导论英文版 (顾得门著) 科学出版社课后答案【khdaw_ricardo】/bbs/viewthread.php?tid=10547&fromuid=9流体力学 (罗惕乾著) 机械工业出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=16267&fromuid=9傅立叶光学导论中文版 (顾得门著) 科学出版社课后答案【khdaw_ricardo】/bbs/viewthread.php?tid=10546&fromuid=9固体物理 (阎守胜著) 北京大学课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=18027&fromuid=9工程力学材料力学部分 (刘锋禹奇才著) 华南理工大学出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=19651&fromuid=9工程流体力学 (王英李诚著) 中南大学出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=17388&fromuid=9光学第四版 (姚启钧著) 高等教育出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=15728&fromuid=9电动力学解题指导 1998年6月第一版 (王雪君著) 北京师范大学出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=14076&fromuid=9普通物理下册 (安徽大学版) 安徽大学出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=15484&fromuid=9数学物理方法（第三版） (汪德新著) 科学出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=16860&fromuid=9大学物理实验武汉科技学院物理实验课后答案/bbs/viewthread.php?tid=16936&fromuid=9理论力学简明教程第二版 (陈世民著) 高等教育出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=19088&fromuid=9热力学与统计物理（第三版） (王志诚著) 高等教育出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=16961&fromuid=9工程热力学 (廉乐明著) 中国建筑工业出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=19907&fromuid=9《空间飞行器动力学》复习题及答案（版本未知）【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=9547&fromuid=9物理实验课后答案/bbs/viewthread.php?tid=17664&fromuid=9电动力学 (Jackson 著) 课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=17924&fromuid=9大学物理学第3版 (Douglas C. Giancoli 著) 高等教育出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=19430&fromuid=9原子物理学 (褚圣麟著) 高等教育出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=18986&fromuid=9大学物理习题册（光学部分） (杨庆芬著) 中国铁道出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=17157&fromuid=9物理学第三册物质与波 (施建青林国成徐志君徐东辉著) 浙江科学技术出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=16926&fromuid=9《物理》第二版北京邮电大学课后答案_【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=9589&fromuid=9大学物理上中下册 (彭长德罗灵芝著) 中国矿业大学课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=16537&fromuid=9理论力学（I） (哈尔滨工业大学理论力学教研室著) 课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=19654&fromuid=9工程力学规范化练习 (冯立富刘协会著) 西安交通大学出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=16708&fromuid=9大学物理习题册磁学部分 (杨庆芬著) 中国铁道出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=17448&fromuid=9统计热力学第二版 (梁希侠班士良著) 科学出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=19254&fromuid=9力学习题剖析 (祝风著) 吉林师范大学课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=17394&fromuid=9数学物理方法第二版 (武仁著) 北京大学出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=16904&fromuid=9物理学第一版 (余国建著) 中国中医药出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=17438&fromuid=9电工学第二版第21、23章 (秦曾煌著) 高等教育出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=16281&fromuid=9热工基础 (秦萍袁艳平毕海权著) 西南交通大学出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=17285&fromuid=9大学物理学 (陈曙光著) 湖南大学出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=19032&fromuid=9力学新概念版 (赵凯华罗蔚茵著) 课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=19203&fromuid=9大学物理下册9-15章(彭志华付茂林著) 华中科技大学出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=19174&fromuid=9大学物理简明教程 14-20章 (王安安著) 四川科技出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=16830&fromuid=9大学物理量子物理第二版练习册(张三慧著) 清华大学出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=19514&fromuid=9固体物理学第二版 (陈长乐著) 科学出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=20452&fromuid=9化工热力学第二版（2-6章） (朱自强吴有庭著) 化学工业出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=20241&fromuid=9原子物理学 (禇圣麟著) 高等教育出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=20759&fromuid=9固体物理导论 (C.基泰尔著) 化学工业出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=19339&fromuid=9现代光学基础 (钟锡华著) 北京大学出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=19257&fromuid=9理论力学 (刘又文彭献著) 高等教育出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=20457&fromuid=9大学物理（新版） (吴百诗著) 科学出版社高清（全）课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=20993&fromuid=9光学修订版 (蔡履中著) 山东大学出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=19580&fromuid=9大学物理下册 9-13章 (罗益民余燕著) 北京邮电大学出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=20958&fromuid=9高中物理必修1 课后习题答案 (薛金星著) 人民教育出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=20147&fromuid=9物理化学第三版 (程兰征章燕豪著) 上海科学技术出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=20614&fromuid=9大学物理实验 (葛松华著) 化学工业出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=20718&fromuid=9物理化学第四版上册 (胡英著) 高等教育出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=20149&fromuid=9理论力学 (武清玺冯奇著) 高等教育出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=20086&fromuid=9嵌入式ARM系统原理与实例开发 (杨宗德著) 北京大学出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=20420&fromuid=9大学物理第五版上、下册 (陈守洙江永之著) 高等教育出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=20315&fromuid=9大学物理学下册 (韩家骅著) 安徽大学出版社课后答案【khdaw_lxywyl】/bbs/viewthread.php?tid=20050&fromuid=9固体物理学 (黄昆韩汝琦著) 高等教育出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=21195&fromuid=9岩石力学与地下工程 (蔡美峰何满潮刘东燕著) 科学出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=20668&fromuid=9分析力学第二版 (刘连寿著) 华中师大出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=21455&fromuid=9传热学第四版 (章熙民任泽霈著) 中国建筑工业出版社课后答案【khdaw】/bbs/viewthread.php?tid=21442&fromuid=9。
激光教学大纲
内容与要求： 调Q基本原理：理解调Q激光器的基本思想和原理[2]。 调Q激光器速率方程：理解调Q激光器速率方程的简化条件与简化结果[2]。 调Q激光器的峰值功率：掌握调Q激光器最大光子数密度的计算[1]；掌握调Q激 光器峰值功率的计算[1]。 调Q激光器的时间特性：了解调Q激光器的时间特性[3]。 调Q激光器：了解转镜调Q激光器、声光调Q激光器、电光调Q激光器[3]。 重点：调 Q 激光器最大光子数密度、调 Q 激光器的峰值功率。 难点：调 Q 基本原理、调 Q 激光器速率方程、调 Q 激光器的峰值功率。
本课程教学环节主要包括课堂讲授、作业、考试。 课堂讲授：自制课件、动画，采用多媒体教学。 作业：每章都有适当数量的习题，目的是使学生能熟练掌握基本概念和基本 计算、培养学生分析和解决实际问题的能力。 各章习题数：第一章 6；第二章 9；第三章 6；第四章 9；第五章 4；第七章 7；第八章 7；第九章 2；第十章 2。
8
5
1
6
9
ห้องสมุดไป่ตู้
4
4
10
4
4
复习
2
考试
2
4
合计 46
8
2
56
制定者：俞宽新 审定者：江竹青 批准者：王丽 校对者：何士雅
执笔
教务处 2007 年 2 月 25 日
内容与要求： 光学变化换矩阵：掌握光学变换矩阵的定义、性质和计算[1]；掌握球面镜的光 学变换矩阵[1]。 谐振腔稳定性条件：掌握谐振腔稳定性的条件与判别方法[1]；掌握谐振腔稳定 性的证明[1]。 自再现模积分方程：理解自再现模的概念[2]；理解自再现模积分方程解的物理 意义[2]。 谐振腔衍射理论：了解光学谐振腔的孔阑传输线模型与衍射理论的概念[3]。 重点：光学变换矩阵、谐振腔稳定性条件。 难点：光学变换矩阵、谐振腔稳定性条件、自再现模的积分方程。
激光原理第四章习题解答
《激光原理》习题解答作者：周炳琨等 国防工业出版社 第五版解答人：广东海洋大学理学院光电科学系 石友彬（2008年修正版）习题解答说明：习题解答参考蓝信鉅的激光技术、陈家璧版激光原理及应用等，在此对上述作者表示敬意！ 本章习题是在我系前外聘教授郭振华习题解答基础上汇总而成，在此表示衷心感谢。
1 静止氖原子的4223P S →谱线中心波长为632.8纳米，设氖原子分别以0.1C 、O.4C 、O.8C 的速度向着观察者运动，问其表观中心波长分别变为多少？ 解答：根据公式（激光原理P136）ccυυνν-+=110υλν=由以上两个式子联立可得：0λυυλ⨯+-=C C代入不同速度，分别得到表观中心波长为：nm C 4.5721.0=λ，nm C 26.4144.0=λ，nm C 9.2109.0=λ解答完毕（验证过）2 设有一台麦克尔逊干涉仪，其光源波长为λ，试用多普勒原理证明，当可动反射镜移动距离L 时，接收屏上的干涉光强周期性的变化L 2次。
证明：对于迈氏干涉仪的两个臂对应两个光路，其中一个光路上的镜是不变的，因此在这个光路中不存在多普勒效应，另一个光路的镜是以速度υ移动，存在多普勒效应。
在经过两个光路返回到半透镜后，这两路光分别保持本来频率和多普勒效应后的频率被观察者观察到（从半透境到观察者两个频率都不变），观察者感受的是光强的变化，光强和振幅有关。
以上是分析内容，具体解答如下：无多普勒效应的光场：()t E E ⋅=πνν2cos 0 产生多普勒效应光场：()t E E ⋅=''02cos ''πνν在产生多普勒效应的光路中，光从半透经到动镜产生一次多普勒效应，从动镜回到半透镜又产生一次多普勒效应（是在第一次多普勒效应的基础上） 第一次多普勒效应：⎪⎭⎫⎝⎛+=c υνν1'第二次多普勒效应：⎪⎭⎫ ⎝⎛+≈⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=c c c υνυνυνν21112'''在观察者处：()⎪⎭⎫⎝⎛⋅⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅+⋅==⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛++⋅=+=t c t c t E t c t E E E E πνυπνυπνυπνπν2cos 22cos 2212cos 2cos 0021观察者感受到的光强：⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅+=t c I I υνπ22cos 120 显然，光强是以频率cυν⋅2为频率周期变化的。
激光原理 周炳琨版课后习题答案
6．某一分子的能级 到三个较低能级 、 和 的自发跃迁几率分别是 ， 和 ，试求该分子 能级的自发辐射寿命 。若 ， ， ，在对 连续激发并达到稳态时，试求相应能级上的粒子数比值 、 和 ，并回答这时在哪两个能级间实现了集居数反转。
解：该分子 能级的自发辐射寿命 为：
在连续激发时，对能级 、 和 分别有：
即该物质的增益系数约为 。
第二章
习题
1．试利用往返矩阵证明共焦腔为稳定腔，即任意傍轴光线在其中可以往返无限多次，而且两次往返即自行闭合。
证：设光线在球面镜腔内的往返情况如下图所示：
其往返矩阵为：
由于是共焦腔，有
往返矩阵变为
若光线在腔内往返两次，有
可以看出，光线在腔内往返两次的变换矩阵为单位阵，所以光线两次往返即自行闭合。
当 时， 小
当 时， 小
3. 在 波长时 ，试求在内径为 的 波导管中 模和 模的损耗 和 ，分别以 ， 以及 来表示损耗的大小。当通过 长的这种波导时， 模的振幅和强度各衰减了多少（以百分数表示）？
解：由
，
， 。
当 时， ，
4.试计算用于 波长的矩形波导的 值，以 及 表示，波导由 制成， ， ，计算由 制成的同样的波导的 值，计算中取 。
得
10m
1m
10cm
0
2.00cm
2.08cm
2.01cm
2.00cm
2.40
22.5
55.3
56.2
从上面的结果可以看出，由于f远大于F，所以此时透镜一定具有一定的聚焦作用，并且不论入射光束的束腰在何处，出射光束的束腰都在透镜的焦平面上。
17． 激光器输出光 ， =3mm，用一F=2cm的凸透镜距角，求欲得到 及 时透镜应放在什么位置。
周炳坤激光原理与技术课件第五章-激光的振荡特性精选全文完整版
≈ hν0 σ21(ν1,ν0)τs
（4.5.8）
Ppt
=
hνpΔnt ⋅V ηF ⋅τS
=
hνpδ ⋅V ηFσ21(ν,ν0)τSl
（5.1.6）
将上三式代入（5.3.3）式可得输出功率
P
= ν0 νP
⋅
Aη
S
0η1Ppt
(
Pp Ppt
−1)
（5.3.5）
P
=
1 2
AT
hν0 σ21(ν ,ν0)τ2
η1
hν
=
η1σ 21
pδV (ν ,ν 0
)l
三能级系统光泵能量阈值为
（5.1.8）
E pt
=
hν pnV 2η1
（5.1.9）
关于t0与τ 2 可以比拟时，阈值泵浦功率的情况，待典型激光器讲
述后再回过头来看
§5.2 激光器的振荡模式
§5.2.1 均匀加宽连续激光器中的模式竞争
一、增益曲线均匀饱和引起的自选模式作用
( Pp Ppt
−1)
=
1 2
ATLeabharlann ηFν0L δν pV⋅
Ppt
(
Pp Ppt
−1)
η0
=T
2δ
,工作物质横截面S
=
V L
,ηF
→η1
= ν0 νP
⋅
SAη0η1Ppt
(
Pp Ppt
−1)
结论：1.由（5.3.3）和（5.3.5）式，输出功率正比于饱和
光增强加，Is输(ν出q )功且率随随激光发泵参泵数浦G功ο 率H (ν线q性)l
为
P
=
1 2
ATIS
周炳坤激光原理课后习题答案
《激光原理》习题解答第一章习题解答1 为了使氦氖激光器的相干长度达到1KM ，它的单色性0λ∆应为多少？解答：设相干时间为τ，则相干长度为光速与相干时间的乘积，即 c L c ⋅=τ根据相干时间和谱线宽度的关系 cL c ==∆τν1又因为 0γνλλ∆=∆，00λνc=，nm 8.6320=λ由以上各关系及数据可以得到如下形式： 单色性=0ννλλ∆=∆=cL 0λ=101210328.61018.632-⨯=⨯nmnm解答完毕。
2 如果激光器和微波激射器分别在10μｍ、500nm 和Z MH 3000=γ输出1瓦连续功率，问每秒钟从激光上能级向下能级跃迁的粒子数是多少。
解答：功率是单位时间内输出的能量，因此，我们设在dt 时间内输出的能量为dE ，则功率=dE/dt激光或微波激射器输出的能量就是电磁波与普朗克常数的乘积，即d νnh E =，其中n 为dt 时间内输出的光子数目，这些光子数就等于腔内处在高能级的激发粒子在dt 时间辐射跃迁到低能级的数目（能级间的频率为ν）。
由以上分析可以得到如下的形式：ννh dth dE n ⨯==功率 每秒钟发射的光子数目为：N=n/dt,带入上式，得到：()()()13410626.61--⨯⋅⨯====s s J h dt n N s J νν功率每秒钟发射的光子数 根据题中给出的数据可知：z H mms c13618111031010103⨯=⨯⨯==--λν z H mms c1591822105.110500103⨯=⨯⨯==--λνz H 63103000⨯=ν把三个数据带入，得到如下结果：19110031.5⨯=N ，182105.2⨯=N ，23310031.5⨯=N3 设一对激光能级为E1和E2（f1=f2），相应的频率为ν（波长为λ），能级上的粒子数密度分别为n2和n1，求(a)当ν=3000兆赫兹，T=300K 的时候，n2/n1=? (b)当λ=1μm ，T=300K 的时候，n2/n1=? (c)当λ=1μm ，n2/n1=0.1时，温度T=？解答:在热平衡下，能级的粒子数按波尔兹曼统计分布，即： TK E E T k h f f n n b b )(expexp 121212--=-=ν（统计权重21f f =） 其中1231038062.1--⨯=JK k b 为波尔兹曼常数，T 为热力学温度。
2014哈尔滨工业大学考研专业课参考书目
苏小红、孙志岗、陈惠鹏
电子工业出版社，2012年6月
《C语言大学实用教程学习指导（第3版）》
苏小红，孙志岗
电子工业出版社,2012.07
《软件工程-理论、方法与实践》
刘强，孙家广
高等教育出版社，2006年5月
《Software Engineering: A Practitioner’s Approach (Seventh Edition)》（《软件工程：实践者的研究方法（原书第7版）》）
④《数字电子技术基础学习指导与考研指南》
王淑娟
高等教育出版社，2010年（第3次印刷）
注：在(1) (4)、(2)（4）或(3)(4)中任选一套。
理学院物理系
613
普通物理
新概念物理教程《光学》
赵凯华
高等教育出版社出版，2004年版
《OPTICS》(光学)（第四版）(张存林改编)
Eugene Hecht
燃烧学
《燃烧理论与设备》
徐旭常
机械工业出版社
空气动力学）
《气体动力学基础》
潘锦珊
国防工业出版社
计算机科学与技术学院
834
软件工程基础
《C语言程序设计（第2版）》
苏小红、王宇颖、孙志岗
高等教育出版社，2013年6月
《C语言程序设计学习指导（第2版）》
苏小红，车万翔，王甜甜
高等教育出版社,2013.08
薛建成
外语教学与研究出版社
241
俄语（二外）
《新大学俄语简明教程》（二外、零起点、成人）
蒋财珍主编
高等教育出版社
242
日语（二外）
《新大学日语标准教程》（基础篇1-2册）(提高篇1-2册)
周炳坤激光原理与技术课件新型激光器
• • • • §10.1光纤激光器 §10.2自由电子激光器 §10.3孤子激光器 §10.导体激光器泵浦，实 质上是一个将某一波长的泵浦光转化成另一 波长的激光的波长转换器，但其光束质量大 大优于半导体激光器。 • 光纤激光器可分为基于非线性效应的光纤拉 曼激光器和基于受激辐射的掺杂光纤激光器。 下面仅讨论掺杂光纤激光器。 • 与掺杂光纤放大器类似，掺杂光纤激光器的 增益介质是掺有稀土元素的光纤。光纤激光 器实质上是一种特殊形态的固体激光器。
§10.1.1优势
• 与传统的块状固体激光器相比，优势如下： a)泵浦光被束缚在光纤中，可实现高能量密度泵浦， 故泵浦阈值较低，可获得块状激光介质难以实现 的激光辐射； b)低损耗的长光纤，即使单位长度的增益低，也能 获得大的单程增益； c)单模光纤激光器的谐振腔具有波导的特点，容易 实现模式控制，获得高质量的激光束； d)光纤介质具有很大的表面积/体积比，散热好，无 需配备水冷、风冷等设施。 • 光纤激光器可用于光通信、光传感、激光加工、 激光医疗、激光印刷等领域。
§10.2.2优点
• 高功率
一般激光通过工作物质的受激放大来逐步增大功率。当激光功率高到 一定程度后就会与工作物质发生相互作用，使工作物质的受激状态受 到破坏，从而使激光失去放大的作用，这种现象称为工作物质的“击 穿”。自由电子激光的工作物质就是电子束本身，不存在击穿的问题。 而技术上制造高功率电子加速器并不是困难的事，故实现高功率自由 电子激光器原则上不成问题。
§10.1.2波长范围及谐振腔类型
• 掺杂光纤激光器家族的运转波长可覆盖 (0.4~4)μm的范围。 • 谐振腔类型 1)图9.5.4 (a)、(b)、(c)均为两端有反射镜的 F-P型腔 2)分布反馈型光纤激光器。(c)光纤DBR激光 器；(d)光纤DFB激光器 3)环形光纤激光器
激光原理答案 周炳琨
2ω 0s = 2
Lλ
π
=2
30*632.8
π
≈5.0*10 m
−4
6．试求出方形镜共焦腔面上 解：
3
TEM 30 模的节线位置，这些节线是等距分布的吗？
H 3 ( X ) =8 X −12 X =0
X 1 =0
x1 =0
，
X 2,3 = ±
6 2
，由
2π 6 x =0,± Lλ 2
得节线位置：
，
x 2,3 = ±
λ
代入得：
2 ． 如 果 激 光 器 和 微 波 激 射 器 分 别 在
λ =10mm
，
λ = 500nm
和
υ = 3000MHz 输出 1W 连续功率，问每秒钟从激光上能级向下能级跃迁的粒子数是
多少？ 解：
p pλ n = hυ = ch
6.626*10 Js*3*10 ms 1W *500nm （2） n = −34 −1 ≈ 2.52* 8 1018个 6.626*10 Js*3*10 ms 1W （3） n = ≈5.03*1023个 −34 6.626*10 Js*3000MHz
第一章： 1．为使氦氖激光器的相干长度达到 1km，它的单色性
∆λ
λ0
应是多少？
解：相干长度
Lc =
c
c c = υ −υ 2 1 ∆υ
c
将
υ1 = λ ，υ 2 = λ 代入上式，得： 2 1
λ1 λ 2 λ 0 Lc = λ − ≈ ∆λ 1 λ2
∆λ
2
，因此
0 ，将 ， = λ 0 Lc λ 0 =632.8nm Lc =1km ∆λ 632.8nm −10 λ 0 = 1km =6.328*10
周炳坤激光原理与技术课件第九章 典型激光器与激光放大器
1、Cr3+的能级跃迁 A12O3（蓝宝石）
抽运带很宽：4F2位于绿带1800cm-1
4F 位于蓝带2500cm-1 1
2A 亚稳态能级为二个子能级： 和2E
激光线为R1（λ = 694.3nm ），R1实 现激光振荡后，2E能级中抽运的粒 子很快由2A 能级补充， 能很难实 2A 现阈值反转
2、红宝石对R1、R2谱线的 吸收系数 和吸收截面与非偏振光的函 数关系：
Nd3＋:YAG 晶体的吸收光谱
Nd:YAG的优点：
• • • • 阈值低：量子效率高，受激辐射面积大 导热性好 可连续或重复频率工作 可闪光灯泵浦也可二极管泵浦
二、 钕玻璃激光器
基质：玻璃：各向同性，可均匀地高浓度掺杂，成品体积 大，又可以做成各种形状： um量级的纤维；直径为7.5cm，长度为2m的棒； 直径达90cm，厚度为5cm叠片 优点： • • 可应用于大功率激光器 玻璃中激活离子：发射谱线比晶 体中宽，加宽谱线增加了激光阈 值，因而达到阈值需要大的粒子 数反转，这有利于超短脉冲的形 成和放大 钕玻璃中Nd3+的能级跃迁：
三、抽运方式 1、气体放电灯（闪光灯）激励——光泵
常用氙灯、氪灯
泵浦光源应该满足两个基本条件：
(1)、闪光灯光泵应与激光物质吸收谱重合
高压氙灯的发射光谱
(2)、泵浦灯辐射应聚光（焦）到激光棒上
• 椭圆形聚光腔：激光棒与闪光灯分别在椭圆焦点上
(a)单椭圆柱聚光腔 (b)大偏心率 (c)小偏心率 (d)四椭圆柱聚光腔 • 紧包式聚光腔
三. He-Ne激光器的基本结构
He-Ne激光器可以分为内腔式、外腔式和半内腔式三种，如图所示。 He-Ne激光器的基本结构形式 He-Ne激光器的特点: 功率在mW级，最大1W 光束质量好， 发散角可小于1mrad 单色性好特性
jm电子科技大学2009年硕士研究生招生参考书目
808 金融学基础 《 Finance 》 Zvi Bodie 高等教育出版社 / 《金融学》 Robertc.Merton 中国人民大学出版社
809 管理学原理 《管理学原理与方法》 ( 第四版 ) 周三多 复旦大学出版社
复试 机械原理 《机械原理》 王春燕 机械工业出版社 / 《机械原理》 ( 第七版 ) 郑文纬 高等教育出版社出版
复试 激光原理与技术 《激光原理》 ( 第五版 ) 周炳琨 国防工业出版社 2004 年 / 《激光技术》 ( 第二版 ) 蓝信钜 科学出版社 2005 年
复试 计算方法 《实用数值计算方法》 电子科技大学应用数学系 高等教育出版社
837 遥感原理 《遥感原理与应用》 孙家炳 武汉大学出版社
838 遗传学 《遗传学》 王亚馥 高等教育出版社出版 2002 年
839 自动控制原理 《自动控制原理》 李友善 国防工业出版社 / 《自动控制原理》 胡寿松 国防工业出版社
840 物理光学 《光学教程》 叶玉堂 清华大学出版社 2005 年
814 电力电子技术 《电力电子技术》 ( 第四版 ) 王兆安 机械工业出版社 2004 年
815 电路分析基础 《电路分析》 胡翔骏 高等教育出版社 2001 年
817 电子测试技术基础 《电子测量》 ( 第二版 ) 蒋焕文 中国计量出版社 / 《现代电子测试技术》 陈光礻禹 国防工业出版社 / 《电子测量原理》 古天祥 机械工业出版社 / 《数字电子技术基础》 ( 第四版 ) 阎石 高等教育出版社 / 《数字设计 -- 原理与实践》 ( 第三版 ) John F.Wackerly 机械工业出版社 2003 年
周炳坤激光原理与技术课件第一章 激光的基本原理
1 Lc = cΔt = cτ c = c Δν
τ c 即相干时间。对波列进行
频谱分析的频带宽度：
I (ν0 )
I (ν )
1 Δν = Δt
I (ν 0 ) 2
Δν
Δν 是光源单色性的量度： 1 Lc = cΔt = c Δν
相干时间与频带宽度的关系为：
ν0
ν
（1.1.16）
τ c = Δt =
1 2
cπ ⎛ m 2 n2 q 2 ⎞ ωmnq = ⎜ 2 + 2 + 2 ⎟ η ⎝ 4a 4b l ⎠ 结论：不考虑偏振态的情况下，一组(m、n、q)值 对应一个模，求出(m、n、q)值的数目就可以得到 空腔中的模数
1 2
（二）、波矢空间和模密度 1、波矢空间 ——用 k x 、 y 、 z 作为坐标建立的空间称为波矢空间 k k
2
ν
k=
2π
λ
=
2πνη c
2πη dk = dν c
模密度 nν ——单位体积内在频率ν 处单位频率间隔内的模式数：
Nν 8πν 2η 3 = nν = Vdν c3
（*）
（三）、光子状态相格
光子的运动状态，受量子力学测不准关系制约——微观粒子 的坐标和动量不能同时准确测定，遵循测不准关系：
一维： 三维：
Δk z =
π
l
⎛ 2π ⎞ 且有： k = k + k + k = ⎜ ⎟ ⎝ λ ⎠ 2 ⎛ 2 ⎞ m2 n2 q2 = + 2 + 2 ⎜ 2 ⎜ λ mnq ⎟ ⎟ 4a 4b l ⎝ ⎠
2 2 2 x 2 y 2 z
ν mnq
c ⎛ m2 n2 q 2 ⎞ = ⎜ 2+ 2+ 2 ⎟ l ⎠ 2η ⎝ 4a 4b
激光原理周炳坤
激光原理周炳坤This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020填空1.线宽极限：这种线宽是由于自发辐射的存在而产生的,因而是无法排除的2.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的现象3.按照被放大光信号的脉宽及工作物质驰豫时间的相对大小，激光放大器分为三类：连续激光放大器、脉冲激光放大器和超短脉冲激光放大器。
此时由于光信号与工作物质相互作用时间足够长，因受激辐射而消耗的反转集居数来得及由泵浦抽运所补充，因此反转集居数及腔内光子数密度可以到达稳态数值而不随时间变化，可以用稳态方法研究放大过程。
这类放大器称为连续激光放大器；因受激辐射而消耗的反转集居数来不及由泵浦抽运补充，反转集居数和光子数在很短的相互作用期间内达不到稳定状态。
这类激光放大器必须用非稳态方法研究，称为脉冲激光放大器；当输入信号是锁模激光器所产生的脉宽为 (10 -11~10-15 )s 的超短脉冲时，称为超短脉冲激光放大器4. 这是由于当脉冲前沿通过工作物质时反转集居数尚未因受激辐射而抽空，而当脉冲后沿通过时，前沿引起的受激辐射以使反转集居数降低，所以后沿只能得到较小的增益，结果是输出脉冲形状发生畸变，矩形脉冲变成尖顶脉冲，脉冲宽度变窄5. ，工作物质可处于三种状态:①弱激发状态：激励较弱，△n<0，工作物质中只存在着自发辐射荧光，并且工作物质对荧光有吸收作用。
②反转激发状态：激励较强。
0<△n<△nt ,0<g0<δ/l。
③超阈值激发状态：若激励很强，使△n<△nt,g0l>δ，则可形成自激振荡而产生激光。
6.即在低Q值状态下激光工作物质的上能级积累粒子，当Q值突然升高时形成巨脉冲振荡，同时输出光脉冲，上述方式称作脉冲反射式调。
激光能量储存于谐振腔中,这种调 Q 方式称作脉冲透射式调 Q。