激光原理复习资料

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1、激光原理复习资料填空42′工程分析3×6′(18′)工程设计题2×8′(16′)计算3×8′(24′)基础知识【一级知识点】各类激光器的中心波长：He-Ne激光器：632.8nmCO2激光器：10.6μmNd:YAG激光器：1064nm【二级知识点】(小信号增益曲线，振荡阈值条件，荧光谱线，线宽极限：由于自发辐射的存在而产生的一种无法消除的线宽(即是说不可能做到比这一线宽更窄)，在有源腔中，由于增益介质的色散，使纵模频率比无源腔纵模频率更接近中心频率，这种现象称为频率牵引。表观中心频率)【二级知识点】(当光强I可以与

2、饱和光强Is可以比拟时，反转集居数Δn随I的增加而减少，这种现象称为反转集居数的饱和，此时Δn<Δn0(Δn0为小信号反转集居数密度))Chapter11、为何频率越高，激光器越难制造？答：1、频率越高，模密度越大，提取单个模的难度也越大。2、A21/B21越大，自发辐射占优势，简并度下降。2、工程分析题：推导均匀平面波情况下谐振腔的谐振频率和纵模间隔。答：当波在镜面上发生反射时，入射光与反射光会发生干涉，多次往返形成多光束干涉。为使光束能在腔内形成稳定振荡，光束应满足相长干涉的条件，即光束在谐振腔内往返一次回到原来

3、的位置，相位改变2π的整数倍。得驻波条件：(1)谐振条件：(2)取λ为λq，将代入(1)式，得谐振条件：(3)当谐振腔内充满折射率为n的均匀介质时，有，代入(3)，得(4)式(3)、(4)中即为谐振频率。两个相邻纵模间的频率之差即为纵模间隔：Chapter21、光腔的损耗：几何偏折损耗，衍射损耗，镜面反射不完全引起的损耗，内部损耗。(前两个称为选择损耗)共轴球面腔的稳定性条件为，其中(L为腔长，R为镜面曲率半径)。2、(镜子凹凸性判断：在两面镜子的中间选一点作为参考点，根据该参考点直观判断镜子的凹凸。对凹面镜R取正值

4、，凸面镜R取负值。★稳定性判别法(直观法)：以反射镜的曲率中心和顶点为特征点，若另一个反射镜有且仅有一个特征点，落入此反射镜两特征点中间。则为稳定腔)3、镜面反射不完全引起的损耗，损耗因子(r为镜面反射率，即功率反射系数)。4、阈值增益系数：(δ为平均单程损耗因子，l为工作物质长度。对稳定腔，δ由单程衍射损耗和反射不完全损耗叠加而成)。5、纵模间隔：(L’为光学腔长，L为几何腔长，n为谐振腔内总体的折射率)6、模阶次越高，方向性越差，损耗越大。7、工程设计题：稳定腔内的基模光束以高斯光束的形式在空间传播，已知Chap

5、ter3不考！Chapter4【一级知识点】1、2、线型函数描述的是：自发辐射发光功率分布在中心频率附近很小的频率范围内，且辐射在中心频率处功率最大,往两边指数式衰减。3、谱线宽度(线宽)：在线型函数中，在时发光功率下降至最大功率的一半。按上式定义的称为谱线宽度。(从图形上看就是半高宽度)4、增益饱和：当入射光强I可以与饱和光强Is可以比拟时，增益gH的值随I的增加而减少，这种现象称为增益饱和。特性：1)对于均匀加宽工作物质，1、入射光强的频率越靠近中心频率，饱和效应越强。2、强光入射不仅是自己的增益系数下降，还使其

6、他频率的弱光的增益系数下降，因此增益在整个谱线上均匀下降。2)对于非均匀加宽工作物质，1、饱和效应的强弱与入射光强的频率无关。2、若入射光强频率为，那么只有表观中心频率在附近的粒子，它的反转集居数会达到饱和。该现象称为增益曲线的烧孔效应。5、均匀加宽：每个粒子对任一频率处的光源谱线均有贡献。属于洛伦兹线型。有自然加宽，碰撞加宽，晶格振动加宽。对气体激光器，多体现为碰撞加宽。对固体激光器，多体现为晶格振动加宽。6、非均匀加宽：加宽后中心频率改变，每个粒子只对光谱线相应部分有贡献。属于高斯线型。对气体激光器，多体现为多普

7、勒加宽。对固体激光器，多体现为晶格缺陷加宽。7、在气体激光器中，碰撞线宽与气压成正比。8、用自然辐射荧光谱线宽度统一表示均匀加宽线宽和非均匀加宽线宽。9、自发辐射的跃迁几率A21与自发辐射寿命τ互为倒数关系。10、兰姆凹陷深度与激发参量成正比。11、四能级系统更容易实现集居数反转。12、在四能级系统中，无辐射跃迁S32和S10占主导。13、增益系数时频率和光强的函数。14、速率方程：描述激光器腔内光子数和工作物质相关能级原子随时间变化的微分方程。Chapter5【一级知识点】1、阈值增益系数(δ为损耗，l为工作物质长

8、度)，仅当工作物质的增益系数大于阈值增益系数时，激光产生自己振荡。特点：不同的纵模具有相同的损耗，因此有相同的阈值增益系数；不同的横模具有不相同的损耗，因此阈值增益系数不同，且横模阶次越高，阈值越大，越难产生自激振荡。2、提高阈值的几种方式：从看，可以增大损耗，减小工作物质长度。3、激光器输出功率：(A:激光束有效截面面积，T：输出反射镜的透射