材料物理性质

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1、谐振腔的初始光了来自増益介质中满足频率条件的口发辐射，口发辐射的光子通过引起受激辐射和多次的反射传播使受激辐射形成链式增殖反应，实现光放大，产生的激光最后由半反射镜输出。考虑到谐振腔反射镜的反射损耗，增益介质的增益率必须高于谐振腔的损耗率，才能最终使谐振腔产生稳定的激光。设增益介质的増益系数为G,两反射镜的反射率分别为尺和/?2,腔长为厶，光的初始强度为人，则光朿在谐振腔内往返一次后的强度为I=I.R}R2e2GLf谐振腔的增益要求为I=I^RxR2e1GL>Zo或R.R2e2GL>1,由此获得产生激光的阈值或谐振腔的最小增益条件为Gm=（1/2厶）诚1/尺/?2）。受各种因

2、素的影响，由谐振腔输出的激光并非绝对的单色光，其频谱仍具有一延宽度。导致激光频谱展宽的因素主要有：①自然展宽由于粒子处于激发态能级的寿命T决定具相应辐射过程的持续时间或相应辐射波列的长度，而有限的波列长度意味着该辐射波不再是绝对的单色波,而是具有一定的频谱宽度，曲此产生的频谱展宽为自然展宽，根据海森堡能量-时间的不确定关系式AEAr>h/2,辐射光子的不确定能量=时间的不确定量取AfQ，则辐射频谱自然展宽的量级约为2Aco>1/ro②碰撞（或压力）展宽若增益介质中粒了数量较多或间距较小，粒了间易发生相互碰撞，这种碰撞能促进粒子的跃迁，进而缩短其寿命，导致辐射谱线展宽。对于高压

3、下的气体介质，碰撞展宽尤为显著。③多普勒展宽对于气体介质，粒了因热运动而产生多普勒频移，进而导致相应辐射谱线展宽。§7-2材料光学性能的物理本质和影响因素一、材料的光学性能及其相互关系在上节中，我们从波动性和粒了性两方面介绍了光或者电磁波的传播和与物质相互作用的运动规律和性质。虽然涉及的内容比较庞杂，但在线性光学范围内，无论何种光学性质，如光的传播速度、吸收或衰减、波阻、折射率、反射和透射系数等，均可以采用相应介质的电磁性质，如介电系数、磁导率和电导率等，来加以描述，从而使不同介质或物质具有不同的光学性质。通常情况下，材料的这些电磁性质本身就是频率或波长的函数，因此，由它们表

4、述的光学性质也应是频率或波长的函数。在某些场合和条件下，材料的光学性质还需采用复变量和张量的形式。除非特別声明，后续涉及的材料光学性质限定材料的状态是稳态、线性、非铁磁性、各向同性和均匀的，当然，这些性能也是非线性、铁磁性、各向异性和非均匀性材料光学性能的基础。谐振腔的初始光了来自増益介质中满足频率条件的口发辐射，口发辐射的光子通过引起受激辐射和多次的反射传播使受激辐射形成链式增殖反应，实现光放大，产生的激光最后由半反射镜输出。考虑到谐振腔反射镜的反射损耗，增益介质的增益率必须高于谐振腔的损耗率，才能最终使谐振腔产生稳定的激光。设增益介质的増益系数为G,两反射镜的反射率分别为

5、尺和/?2,腔长为厶，光的初始强度为人，则光朿在谐振腔内往返一次后的强度为I=I.R}R2e2GLf谐振腔的增益要求为I=I^RxR2e1GL>Zo或R.R2e2GL>1,由此获得产生激光的阈值或谐振腔的最小增益条件为Gm=（1/2厶）诚1/尺/?2）。受各种因素的影响，由谐振腔输出的激光并非绝对的单色光，其频谱仍具有一延宽度。导致激光频谱展宽的因素主要有：①自然展宽由于粒子处于激发态能级的寿命T决定具相应辐射过程的持续时间或相应辐射波列的长度，而有限的波列长度意味着该辐射波不再是绝对的单色波,而是具有一定的频谱宽度，曲此产生的频谱展宽为自然展宽，根据海森堡能量-时间的不确定

6、关系式AEAr>h/2,辐射光子的不确定能量=时间的不确定量取AfQ，则辐射频谱自然展宽的量级约为2Aco>1/ro②碰撞（或压力）展宽若增益介质中粒了数量较多或间距较小，粒了间易发生相互碰撞，这种碰撞能促进粒子的跃迁，进而缩短其寿命，导致辐射谱线展宽。对于高压下的气体介质，碰撞展宽尤为显著。③多普勒展宽对于气体介质，粒了因热运动而产生多普勒频移，进而导致相应辐射谱线展宽。§7-2材料光学性能的物理本质和影响因素一、材料的光学性能及其相互关系在上节中，我们从波动性和粒了性两方面介绍了光或者电磁波的传播和与物质相互作用的运动规律和性质。虽然涉及的内容比较庞杂，但在线性光学范围内

7、，无论何种光学性质，如光的传播速度、吸收或衰减、波阻、折射率、反射和透射系数等，均可以采用相应介质的电磁性质，如介电系数、磁导率和电导率等，来加以描述，从而使不同介质或物质具有不同的光学性质。通常情况下，材料的这些电磁性质本身就是频率或波长的函数，因此，由它们表述的光学性质也应是频率或波长的函数。在某些场合和条件下，材料的光学性质还需采用复变量和张量的形式。除非特別声明，后续涉及的材料光学性质限定材料的状态是稳态、线性、非铁磁性、各向同性和均匀的，当然，这些性能也是非线性、铁磁性、各向异性和非均匀性材料