华科光电激光原理与技术复习大纲2017年

2 4 j E j yz 2 5 j E j zx 2 6 j E j xy 1






LN 电光系数矩阵：
0 0 0 0 51 22 22
22
0
ij LN
13 13 33
第二章
• 高阶高斯光束横向平面上的光强分布； • 高斯光束的传输变换、ABCD法则；（q参 数、ABCD法则相关公式） • 高斯光束的聚焦、准直、匹配和自再现变 换；（相关公式会推导或记忆）
第三章
• 光学谐振腔的稳定性条件；（相关公式）
• 稳区图；
• 光学谐振腔的分类；
• 光学谐振腔中的纵模与横模；
主轴近似 没有转动
1 3 nx no no 22 E y 2 z 2 2 1 2 1 x ( 2 22 E y ) y ( 2 22 E y ) 2 1 no no ne n n 1 n 3 E o 2 o 22 y y
激光技术
• 调Q的基本原理； • PTM方式调Q脉冲脉冲能量、脉冲宽度的 计算；（相关公式） • PRM方式和PTM方式电光调Q激光器的构
成及调Q工作过程； • 超阈度的定义及其对调Q输出脉冲的特性的 影响；（相关公式）
激光技术
• 锁模的基本原理；
• 声光驻波场锁模工作原理，脉冲宽度、纵
模个数、峰值功率、声场驱动频率，以及
12 22 32 42 52 62
13 23 E 33 x Ey 43 E 53 z 63
电光效应
则主轴坐标系下的椭球方程变为
2 1 2 1 2 1 2 1jEj x 2 2jEj y 2 3jEj z nx nz ny
高斯光束的准直与聚焦特性。 谐振腔内高斯光束的自再现特性及谐振腔稳定性判据。 光束衍射倍率因子。
Chap02-开放式光腔---非稳定腔
/ a1 1 m1 a1 R2 R1 g2 对望远镜腔，可以求出： m a / a R1 2 2 2 2 2 R2 g1 其中M的表达式与几何光学中望远镜系统的放大率公式一致； 非稳腔的几何放大率只 1 2 1 2 E sin 2 x E sin 2 2 2 y 2 z 2 63 E z cos 2 x y 1 63 z 63 z ne no no
1 n2 1 1 2 n 2 11 1 21 2 n 3 = 31 1 2 41 n 4 51 1 61 2 n 5 1 2 n 6
益饱和的特点；
• 均匀加宽、非均匀加宽工作物质中的模式竞争；
第五章
• 连续激光器输出功率；
• 最佳透过率；（相关公式会推导） • 空间烧孔；
• 兰姆凹陷；
激光技术
• 电光效应的基本原理； • KDP晶体横向应用、纵向应用的系统构成方法， 半波电压（相关公式）； • 电光调制器的基本原理和使用方法； • 声光效应的基本原理； • 声光调制器的基本原理和使用方法； • 声光相互作用长度、布拉格衍射判据、布拉格 衍射效率、布拉格衍射角；（相关公式）
实现光放大的条件？
激光器振荡的基本条件？
激光的四性？ 激光器的基本组成结构？
光学谐振腔的主要作用？ 增益与损耗的概念？
激光原理部分
Chap02-开放式光腔与高斯光束
开放式谐振腔的分类及判据？ 横模和纵模的概念及纵模间隔的表达式？ 光学谐振腔的损耗及分类？ 菲涅耳数的概念及与谐振腔损耗的关系？
掌握ABCD矩阵对谐振腔分析的方法及常用光学器件的ABCD矩阵？ 什么叫自再现模？


变形后的折射率椭球方程为：
1 2 1 2 z2 2 22 E y x 2 22 E y y 2 2 yz 51 E y 1 ne no no
2 2 51 E x ne2 no 0 tg 2 2 2 ne no
上述参量之间的相互影响关系；（相关公
式）；
• 调Q脉冲和锁模脉冲的特性及其区别；
激光原理与技术
总结分析
2015~2016学年第二学期期末考试安排
182 光电 182 光电 考试时间：AM(上午)：8：30~11：00 PM（下午）：3：00~5：30 NIG(晚上)：7：00~9：30 19 3 6月29日 AM A404 光实1301 东九 唐霞辉 易飞 26 激光原理与技术 19 3 6月29日 AM A405 光卓1301 东九 唐霞辉 易飞 29 激光原理与技术
0 0 0
51
0 0
22 E y 13 E z 22 E y 13 E z 1 33 E z 2 51 E y n E 51 x 22 E x
电光效应
一、沿z轴方向加电压 V / / z轴，E x E y 0, Ez 0


变形后的折射率椭球方程为：
1 2 1 2 2 2 13 Ez x y 2 33 Ez z 1 no ne 二、沿x轴方向加电压 V / / x轴，E y Ez 0, E x 0
方型共焦腔自再现模---厄米-高斯近似
基模高斯光束的数学表达式、各模式的强度花样及振幅分布图 共焦参数、束腰半径、模体积、发散角、等相位面—数学表达式
圆型共焦腔自再现模---拉盖尔-高斯近似
各模式的强度花样及振幅分布图
掌握等价共焦腔的概念及变换方法。
q(z)参数的定义及应用。q参数与ABCD矩阵的变换
调制的基本概念： 掌握调制的种类及起优缺点比较。 电光调制：--电光效应 声光调制：--声光效应
纵向电光效应 横向电光效应 拉曼-奈斯衍射 布拉格衍射
激光调制的技术
调Q技术：起因、原理、方法 电光调Q技术：PTM， PRMC 声光调Q技术：工作原理 被动调Q技术：工作原理
比较
锁模技术：起因、原理、方法
电光效应
KDP晶体的电光系数矩阵为：
0 0 0 0 0 0 41 0 0 52 0 0 0 0 0 0 0 63
ij KDP
x2 y2 z2 2 2 2 41 E x yz 2 52 E y zx 2 63 E z xy 1 2 no no ne
激光原理与技术复习提纲 2016-6-14 最新版本
第一章
• 自发辐射、受激辐射、受激吸收的物理概念； • 二能级系统粒子数密度变化的速率方程（相关 公式）； • 三种光场与物质相互作用过程的爱因斯坦系数 之间的相互关系（相关公式）； • 产生激光的必要条件； • 自激振荡产生的过程； • 增益系数的定义（相关公式）；
主要理解P135页，锁模脉冲宽度、时间间隔、输出峰值功率等于谱线宽度、 纵模间隔之间的关系与数学表达式。
非线性光学技术：倍频技术的基本概念及实现方式
波耦合方程、相位匹配条件，倍频的转换效率、相位匹配的种类
27
电光效应
未加电场时在主轴坐标 系中的折射率椭球：
1 2 1 2 1 2 2x 2 y 2z 1 nx nz ny
第三章
• 一般稳定球面腔与对称共焦腔的等价性；
• 求解一般稳定球面腔对应的对称共焦腔；（相关公 式会推导或记忆） • 非稳腔的轴上共轭像点、几何自再现波形； • 共焦非稳腔的特点、设计方法； • 非稳腔的几何放大率和能量损耗率；（相关公式）
第四章
• 自然加宽、碰撞加宽的产生机理以及均匀 加宽的特性； • 均匀加宽的线型函数；（相关公式） • 多普勒加宽的产生机理以及非均匀加宽特 性； • 三能级、四能级系统速率方程；（相关公 式）
激光器振荡的阈值条件？ 模式竞争、兰姆凹陷等概念？
Chap03-电磁场和物质的共振相互作用
自发辐射寿命？
A21 =1/
t 2 i0 t
x t x0 e
光子的寿命？
e
rad
1

N 2
原子经典简谐振子的数学模型
25
激光调制的基础
第五章
• 增益饱和的物理概念以及其在稳定的激光
输出中所起到的作用；
• 阈值条件、小信号增益系数及小信号粒子
反转数的物理概念；小信号粒子反转数的
表达式；（相关公式）
• 增益系数的表达式；（相关公式）
第五章
• 均匀加宽工作物质中的粒子反转数饱和及增益
饱和的特点，增益饱和的表达式（相关公式）；
• 非均匀加宽工作物质中的粒子反转数饱和及增
Ex E E y 为外电场 Ez
1 2 1 2 1 2 n2 x n2 y n2 z 1 2 3 1 1 1 2 2 yz 2 2 zx 2 2 xy 1 n 4 n 5 n 6
无交叉项，主轴方向不变




变形后的折射率椭球方程为：
x2 y2 z2 2 2 2 51 E x xz 2 22 E x xy 1 2 no no ne
2 2 51 E x ne2 no o tg 2 45 0 2 ne2 no
电光效应
三、沿y轴方向加电压 V / / y轴，Ez E x 0, E y 0
第二章
• • • • • 基本光学元件的光线传输矩阵；(表2.1前六种) 复杂光学系统光线传输矩阵的计算方法； 双周期透镜波导的光线稳定条件；（相关公式） 基模高斯光束的基本表达式；（37页相关公式） 基模高斯光束的性质，光斑半径变化规律、远 场发散角、等相位面曲率半径变化规律、瑞利 长度、横向平面上能量分布规律等；（相关公 式）
• 光学谐振腔的纵模间隔与纵模存在条件；（相
关公式）
第三章
• 光学谐振腔中自再现模式的衍射积分
分析方法；
• 平平腔的Fox-Li迭代法；
• 平平腔自再现模式的特点；
第三章
• 方形镜对称共焦腔的自再现模式，其基横 模的基本公式、镜面上的光斑半径、等相 位面等特性；（相关公式） • 方形镜共焦腔自再现模式的厄米高斯分布 特征； • 圆形镜共焦腔自再现模式的拉盖尔高斯分 布特征；
激光原理与技术
激光器的几乎一切特性以及对激光器采取的技术措施都与增 益和损耗特性相关。因此，工作物质的增益特性和光腔的损 耗特性是掌握激光原理的主要线索。
激光器的基本思想：光波模式的选择（F_P腔）；光的受激 放大辐射（LASER）
17
激光原理部分
Chap01-激光的基本原理
光子简并度的概念？ 光场与原子相互作用的三个过程？
横向尺寸a1、a2无关。
1、非稳腔的几何放大率
Chap02-开放式光腔---非稳定腔
2、非稳腔的能量损耗率 3、非稳腔的单端输出
掌握虚共焦腔的基本计算！
23
Chap03-电磁场和物质的共振相互作用
均匀加宽和非均匀加宽区别及线性函数。 三能级结构\四能级结构能级示意图+速率方程。
均匀加宽增益饱和现象与非均匀加宽增益饱和现象的区别。