激光原理与技术期末复习

《激光原理与技术期末复习》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、激光原理与技术期末复习第一章、辐射理论概要与激光产生的条件1、光量子能量E与波长成反比：E∝1/λ；波长越长；光量子能量E越小；(频率越低)；波长越短；光量子能量E越大；(频率越高)。2、原子处于最低的能级状态称为（基态）。能量高于基态的其它能级状态称为激发态。3、能级有两个或两个以上的不同运动状态称为简并能级。同一能级所对应的不同电子运动状态的数目称为（简并度）。4、在热平衡条件下，原子数按能级分布服从（波尔兹曼定律）。5、原子能级间跃迁发射或吸收光子的现象称为辐射跃迁。原子在不同能级跃迁时并不伴随光子的发射和吸收，而是把多余的能量传给了别的原子或吸收别的原子传给它的能量的现象称为

2、(非辐射跃迁)。6、辐射场中单位体积内，(单位频率间隔)中的辐射能量称为单色辐射能量密度。7、光与物质的相互作用有三种不同的基本过程：(自发辐射)；受激吸收；受激辐射。8、自发辐射:高能级的原子自发地从(高能级E2)向低能级E1跃迁，同时放出能量为E=hv的光子的现象称为自发辐射。9、自发辐射系数（A21）:表示单位时间内，发生自发辐射的粒子数密度占处于E2能级总粒子数密度的百分比。即每一个处于E2能级的粒子在单位时间内发生的自发跃迁几率。自发辐射跃迁几率就是自发辐射系数本身。各个原子自发辐射的光向空间各个方向传播，是（非相干光）。10、原子数密度由起始值降至它的1/e的时间为自发辐

3、射的(平均寿命)。A21就是原子在能级E2的平均寿命的倒数。11、当受到外来能量为hv=E2-E1的光照射时，高能级E2上的原子向低能级E1跃迁，同时发射一个与外来光子完全相同的光子的现象称为受激辐射。受激辐射的光子与外来光子的特性一样。频率、位相、偏振和传播方向相同称之为（全同光子）。12、受激辐射的跃迁几率（W21)为单位时间内，在外来单色能量密度的光照下，E2能级上发生受激辐射的粒子数密度占处于E2能级总粒子数密度的（百分比）。受激辐射的跃迁几率决定于受激辐射系数与外来光单色能量密度的乘积。13、处于低能级E1的原子受到外来光子的刺激作用，（完全吸收）外来光子的能量而跃迁到高能

4、级E2的过程称为受激吸收。14、单位时间内，在外来单色能量密度的光照下，由E1能级跃迁到E2能级的粒子数密度占E1能级上总粒子数密度的百分比称为（受激吸收几率W12）。15、激光介质某一谱线在单位频率间隔的相对光强分布，叫做光谱线的（线型函数）。即在一定频率间隔范围内的光强占总光强的百分比。相对光强为最大值的一半处的频率间隔，称为光谱线宽度16、作为电偶极子看待的原子作衰减振动而造成的谱线增宽称为（自然增宽）。17、原子的能级寿命越短，能级宽度越（宽）。亚稳态能级较窄。基态能级宽度趋于零。18、自然增宽、碰撞增宽和多普勒三种谱线增宽比较，自然增宽远（小于）碰撞增宽和多普勒增宽。19、

5、自然增宽和碰撞增宽中每一个原子所发的光对谱线内任一频率都有贡献，这种增宽为均匀增宽。均匀增宽介质的线型为（洛仑兹线型）。20、多普勒增宽中，各种不同速度的原子中对（不同频率）有贡献。不同原子的作用是不同的，这种增宽叫非均匀增宽。非均匀增宽介质的线型函数为高斯分布函数。21、光在介质中传播时，高能级上的粒子辐射光子跃迁至低能级，介质的受激辐射使光子数密度增加。光能密度随光波穿过介质路程z的增长而（增大）。22、吸收系数A代表光波在介质中经过单位长度路程光强的相对（衰减率）的大小，也代表介质对光波吸收能力的大小。23、增益系数G(增益的相对速率)代表光波在介质中经过单位长度路程（光强）的

6、相对增长率，也代表介质对光波放大能力的大小。24、增益介质中传播的光能密度随穿过增益介质的路程z按（指数规律）增长。z越大，增益介质中传播的光能密度也越大。增加增益介质的长度L能增加介质中传播的光能密度。采用光学谐振腔延长增益介质的长度L。25、光学谐振腔能起（增加增益介质）的作用；提高光能密度及控制光束的传播方向，保证输出的激光有极好的方向性。27、产生激光必须具备的三个条件：（1）、有提供放大作用的增益介质作为激光工作物质，其激活粒子有适合产生受激辐射的能级结构。（2）、有外界激励能源，将下能级的粒子抽运到上能级，使激光上下能级之间产生粒子数反转。（3）、有激光谐振腔，增长激活介

7、质的工作长度，控制光束的传播方向，选择被放大的受激辐射光频率以提高单色性。第2章  激光器的工作原理1、激发态能级的平均寿命约10-8秒，亚稳态能级平均寿命约（几毫秒）。2、依靠泵浦源激发原子，粒子数反转态是非热平衡态。这种激发称为“泵浦”或（抽运）。3、激光工作物质四能级系统所需要的激励能量要比三能级系统（小）得多，产生激光比三能级系统容易得多。4、大多数激光工作物质是（四）能级系统。5、参数对应着谐振腔的单色光能密度为零或者近似为零时的粒子数密度反转分