激光原理习题.docx

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1、1、光与物质相互作用的三个基本过程：自发辐射、受激辐射、受激吸收。2、激光器的损耗指的是在激光谐振腔内的光损耗，这种损耗可以分为两类：内部损耗、镜面损耗。3、形成激光的条件：实现粒子数反转、满足阈值条件和谐振条件。4、激光的四个基本特性：高亮度、方向性、单色性和相干性。5、激光调制方法：内调制是指在激光生成的振荡过程中加载调制信号，通过改变激光的输出特性而实现的调制。外调制则是在激光形成以后，再用调制信号对激光进行调制，它并不改变激光器的参数，而是改变已经输出的激光束的参数。就调制方法来讲，也有振幅调制

2、、强度调制、频率调制、相位调制以及脉冲调制等形式。6、三种谱线增宽形式：自然增宽、碰撞增宽、多普勒增宽。7、单纵模激光器的选频方法：短腔法、法布里一珀罗标准具法、三反射镜法。8、激光器的基本结构：激光工作物质：能够实现粒子数反转，产生受激光放大。激励能源:能将低能级的粒子不断抽运到高能级，补充受激辐射减少高能级上的粒子数。光学谐振腔:w0WWs咤栏提高光能密度，保证受激辐射大于受激吸收。9、高斯光束的基膜腰斑半径（腰粗）公式:简答题：1、用速率方程组证明二能级系统不可能实现粒子数反转分布。精品资料L能皴

3、图一、双能皴系统及其速率方程约定:实线箭头代表辐射跃迁;虚线箭头代表非辐射跃迁.其中：W/受激吸收几率（激励几率）匕.，些"册］dr明,：受激发射几率明--2■也n,titAni自发发射几率a“,_L也«!工如g”非辐射跃迂几率2.速率方程：双能级系统只有1.个独立的速率方程方程中的春一项:某一过程的几率与该过程始态能级上的粒子数之和等于该过Ai；卬打E,程导致的粒子数变化率⑴能级七上粒子数密度的变化率为：=卬—W2ln2—力打汽？-

4、程始态上粒子数的乘积）;第二项；受激发射引起的％的减少率，取负号；第三项；自发发射引起的啊的减少率，取负号；第四项；非辐射跣迁引起的小的减少率，取负号.若设g尸的，则W［尸Wu=用速率方程变为而r--=W（ji1-n2）-Atin2-ftijjfl；dr3、稳定解（教学解）:稳态下也=口，故din2W=野.W4-A2I+ry21可见;对二能级系统，一般总有制*式耳；仅当激励速率很大时（坪［2>>&］+「%［）+*—>n（4、结论（物理解）:在光痂区，双能级系统不可能实现粒子数反转2、简述光频电磁场与物质

5、的三种相互作用过程，并指出其影响因素。（画图说明）答:光与物质相互作用的本质是光与物质中的电子发生相互作用，使得电子在不同的能级之间跃迁。包括三种基本过程：自发发射、受激辐射以及受激吸收。.自发发射一一在无外电磁场作用时，粒子自发地从E2跃迁到E1,发射光子hv。（a）特点:各粒精品资料子自发、独立地发射的光子。各光子的方向、偏振、初相等状态是无规的，独立的，粒子E1。特点：①受激发射只能在体系为非相干光源。受激辐射：一一原处于高能级E2的粒子，受到能量恰为hv=E2-E1的光子的激励，发射出与入射光子

6、相同的一个光子而跃迁到低能级频率满足hv=E2-E1的光子的激励下发生：②不同粒子发射的光子与入射光子的频率、位相、光放大过偏振等状态相同；这样，光场中相同光子数目增加，光强增大，即入射光被放大程。受激吸收：一一原处于低能级E1的粒子，受到能量恰为hv=E2-E1的光子照射而吸收该光子的能量，跃迁到高能级E2。图1-8光的受激辐射过程3、—/jhv图L9光的受激吸收过程3、简述激光器的基本结构以及产生激光的基本条件：有提供放大作用的增益介质作为激光工作物图1-6自发辐射质，其激活粒子（原子、分子或离子）

7、有适合于产生受激辐射的能级结构。有外界激励源，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有光学谐振腔，增长激活介质的工作长度，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。4,、什么是激光的调Q技术？详细说明调Q原理。答：用调节谐振腔的Q值以获得激光巨脉冲的技术称为激光调Q技术。调Q原理指的是，采用某种办法使谐振腔在泵浦源开始时处于高损耗低Q值状态，这时激光振荡的阈值很高，精品资料粒子密度反转数即使积累到很高水平也不会产生振荡；当粒子密度反转数达到其峰值时，突然使腔的Q值

8、增大，将导致激光介质的增益大大超过阈值，极其快速地产生振荡。5、激光器主要由哪些部分组成？各部分的作用是什么？答：工作物质：这是激光器的核心，只有能实现能级跃迁的物质才能作为激光器的工作物质。目前，激光工作物质已有数千种，激光波长已由X光远至红外光。例如氨速激光器中，通过氯原子的协助，使窟原子的两个能级实现粒子数反转；.激励能源（光泵）它的作用是给工作物质以能量，即将原子由低能级激发到高能级的外界能量。通过强光照射工作物质而实现粒子数反转的