激光原理期末知識點(diǎn)總復(fù)習(xí)材料Word版

1、傳播優(yōu)秀word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！激光原理期末知識點(diǎn)總復(fù)習(xí)材料2.激光特性：單色性、方向性、相干性、高亮度3.光和物質(zhì)的三種相互作用：自發(fā)輻射，受激吸收，受激輻射4.處于能級u的原子在光的激發(fā)下以幾率 向能級1躍遷，并發(fā)射1個(gè)與入射光子全同的光子，bul為受激輻射系數(shù)。5.自發(fā)輻射是非相干的。受激輻射與入射場具有相同的頻率、相位和偏振態(tài)，并沿相同方向傳播，因而具有良好的相干性。6.愛因斯坦輻射系數(shù)是一些只取決于原子性質(zhì)而與輻射場無關(guān)的量，且三者之間存在一定聯(lián)系。7.產(chǎn)生激光的必要條件：工作物質(zhì)處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)8.產(chǎn)生激光的充分條件：在增益介質(zhì)的有效長度內(nèi)光強(qiáng)可以從微小

2、信號增長到飽和光強(qiáng)is9.譜線加寬特性通常用線型函數(shù)描述：設(shè)輻射光強(qiáng)i中頻率處于+d的部分為i()d,則線型函數(shù)定義為 線型函數(shù)滿足歸一化條件：10.速率方程：描述有關(guān)能級粒子數(shù)密度隨時(shí)間變化的微分方程。速率方程理論是量子理論的簡化形式。11.三能級系統(tǒng)速率方程組： 其中： 四能級比三能級好的原因：更容易形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn) 畫出四能級系統(tǒng)的能級簡圖并寫出其速率方程組12.激光器的工作方式主要由外抽運(yùn)速率w13的時(shí)間行為決定。13.有源腔中的縱模頻率總是比無源腔中同序數(shù)縱模頻率更接近工作物質(zhì)的中心頻率，這種現(xiàn)象稱為頻率牽引。14.光學(xué)諧振腔是常用激光器的三個(gè)主要組成部分之一，還有工作物質(zhì)和泵浦源。1

3、5.開放式光腔、無源腔，研究的基本問題：光頻電磁場在腔內(nèi)的傳輸規(guī)律，求解電磁場方程的本征函數(shù)和本征值。研究方法：幾何光學(xué)分析方法矩陣光學(xué)分析方法波動(dòng)光學(xué)分析方法。處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的激光器的諧振腔都是存在增益介質(zhì)的有源腔。16.腔模沿腔軸線方向的穩(wěn)定場分布稱為諧振腔的縱模，在垂直于腔軸的橫截面內(nèi)的穩(wěn)定場分布稱為諧振腔的橫模。17.縱模間隔： 腔長和折射率越小，縱模間隔越大。對于給定的光腔，縱模間隔為常數(shù)，腔的縱模在頻率尺上是等距排列的不同的橫模用橫模序數(shù)m,n描述。對于方形鏡諧振腔這種軸對稱系統(tǒng)來說，m,n分別表示沿腔鏡面直角坐標(biāo)系的水平和垂直坐標(biāo)軸的光場節(jié)線數(shù)。對于圓形鏡諧振腔這種旋轉(zhuǎn)對稱系統(tǒng)來說

4、，m,n分別表示沿腔鏡面極坐標(biāo)系的角向和徑向的光場節(jié)線數(shù)。18.證明：討論諧振腔內(nèi)光子數(shù)密度隨時(shí)間的變化腔內(nèi)光子的平均壽命就等于腔的時(shí)間常數(shù)。19. ：平均單程損耗因子，r：腔的時(shí)間常數(shù)，q：品質(zhì)因數(shù)，三個(gè)量都與腔的損耗有關(guān)，都可用來衡量腔損耗的大小。20.球面鏡對傍軸光線的變換矩陣： 薄透鏡對傍軸光線的變換矩陣：21.共軸球面腔的穩(wěn)定性條件：當(dāng)g1g2=0或1時(shí)是臨界腔，當(dāng)g1g2>1或<0時(shí)是非穩(wěn)定腔。22.所謂自再現(xiàn)模就是這樣一種穩(wěn)定場分布，其在腔內(nèi)渡越一次后，除振幅衰減和相位滯后外，場的相對分布保持不變。23.在腔的菲涅爾數(shù)足夠大時(shí)，方形球面鏡共焦腔（解析為長橢球函數(shù)）近似

5、表示為厄米多項(xiàng)式與高斯函數(shù)乘積的形式；圓形球面鏡共焦腔（解析為超橢球函數(shù)）可近似表示為拉蓋爾多項(xiàng)式與高斯函數(shù)乘積的形式。24. 可見，共焦腔反射鏡面是曲率最大的等相位面。25.任意一個(gè)穩(wěn)定球面腔唯一地等價(jià)于某一個(gè)共焦腔，反過來是對應(yīng)多個(gè)。26.使用穩(wěn)定腔的激光器所輸出的激光將以高斯光束的形式在空間傳播zr為高斯光束的瑞利長度，實(shí)際應(yīng)用中常稱2zr為高斯光束的準(zhǔn)直距離。27.基模高斯光束的性質(zhì)：高斯光束既不是平面波，也不是一般的球面波，在其傳輸軸線附近可以近似看作是一種非均勻高斯球面波。在傳播過程中其曲率中心與曲率半徑不斷改變，其振幅和強(qiáng)度在橫截面內(nèi)始終保持高斯分布特性，強(qiáng)度集中在軸線附近，且等

6、相面始終保持為球面。28.當(dāng)工作物質(zhì)的增益較高時(shí)，采用非穩(wěn)腔也可形成穩(wěn)定的激光振蕩，且與穩(wěn)定腔相比，非穩(wěn)腔具有大的模體積和好的橫模鑒別力，從而可實(shí)現(xiàn)高功率單模運(yùn)轉(zhuǎn)，獲得良好的激光輸出特性。因此，高功率激光器多采用非穩(wěn)腔。29.弛豫振蕩形成的主要原因：隨著光泵的作用，激光器達(dá)到其振蕩閾值產(chǎn)生激光振蕩，腔內(nèi)光子數(shù)密度上升，輸出激光。隨著激光的發(fā)射，上能級粒子數(shù)被大量消耗，使反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度下降，到低于閾值時(shí)，激發(fā)發(fā)射停止。此時(shí)由于光泵的繼續(xù)抽運(yùn)，反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度重又上升，到高于閾值時(shí)，產(chǎn)生第二個(gè)激光脈沖。如此往復(fù)，直至光泵停止上述過程才結(jié)束。由于每個(gè)尖峰脈沖均產(chǎn)生于閾值附近，故脈沖的峰值功率水平不高，且增大泵浦能量也無助于提高其峰值功率，只能是增加尖峰脈沖的個(gè)數(shù)。在脈沖形成的過程中，激光器的閾值始終保持不變是產(chǎn)生弛豫振蕩最根本的原因。30.光子簡并度：處于同一光子態(tài)的光子數(shù)稱為光子簡并度n。光子簡并度還具有以下幾種相同的含義：同態(tài)光子數(shù)、同一模式內(nèi)的光子數(shù)、處于相干體積內(nèi)的光子數(shù)、處于同一相格內(nèi)的光子數(shù)。31.橫模選擇的原理：諧振腔中不同橫模具有不同的損耗是橫模選擇的物理基礎(chǔ)。32.典型激光器工作物質(zhì)，能級結(jié)構(gòu)，輸出波長：紅寶石：三能級，694.3nmhe-ne激光：四能級，632.8nm（其中he為輔助氣體，ne為工作物質(zhì)）33.結(jié)合激光四個(gè)特性，說出激光應(yīng)用：激光測距：方向性