激光原理簡(jiǎn)答題整理

1、1什么是光波模式？答：光波模式:在一個(gè)有邊界條件限制的空間內(nèi)， 只能存在一系列獨(dú)立的具有特定波矢的平面單 色駐波。這種能夠存在于腔內(nèi)的駐波（以某一波 矢為標(biāo)志）稱(chēng)為光波模式。2.如何理解光的相干性？何謂相干時(shí)間、相干長(zhǎng)度？答：光的相干性：在不同的空間點(diǎn)上、在不同的 時(shí)刻的光波場(chǎng)的某些特性的相關(guān)性。相干時(shí)間： 光沿傳播方向通過(guò)相干長(zhǎng)度所需的時(shí)間，稱(chēng)為相 干時(shí)間。相干長(zhǎng)度：相干光能產(chǎn)生干涉效應(yīng)的最 大光程差，等于光源發(fā)出的光波的波列長(zhǎng)度。3何謂光子簡(jiǎn)并度，有幾種相同的含義？激光源 的光子簡(jiǎn)并度與它的相干性什么聯(lián)系？答：光子簡(jiǎn)并度：處于同一光子態(tài)的光子數(shù)稱(chēng)為 光子簡(jiǎn)并度。光子簡(jiǎn)并度有以下幾種相同含義

2、： 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)。 聯(lián)系: 激光源的光子簡(jiǎn)并度決定著激光的相干性，光子 簡(jiǎn)并度越高，激光源的相干性越好。4什么是黑體輻射？寫(xiě)出公式，并說(shuō)明它的物理意義。答：黑體輻射：當(dāng)黑體處于某一溫度的熱平衡情 況下，它所吸收的輻射能量應(yīng)等于發(fā)出的輻射能 量，即黑體與輻射場(chǎng)之間應(yīng)處于能量（熱）平衡 狀態(tài)，這種平衡必然導(dǎo)致空腔內(nèi)存在完全確定的 輻射場(chǎng)，這種輻射場(chǎng)稱(chēng)為黑體輻射或平衡輻射。 物理意義：在單位體積內(nèi)，頻率處于附近的單位 頻率間隔中黑體的電磁輻射能量。5. 描述能級(jí)的光學(xué)躍遷的三大過(guò)程，并寫(xiě)出它們的特征和躍遷幾率。答：（1）自發(fā)輻射：處

3、于高能級(jí)的一個(gè)原子自發(fā) 的向躍遷，并發(fā)射一個(gè)能量為hv的光子，這種過(guò)程稱(chēng)為自發(fā)躍遷， 由原子自發(fā)躍遷發(fā)出的光波 稱(chēng)為自發(fā)輻射。特征：a）自發(fā)輻射是一種只與原子本身性質(zhì)有關(guān) 而與輻射場(chǎng)無(wú)關(guān)的自發(fā)過(guò)程 ，無(wú)需外來(lái)光。b）每 個(gè)發(fā)生輻射的原子都可看作是一個(gè)獨(dú)立的發(fā)射 單元，原子之間毫無(wú)聯(lián)系而且各個(gè)原子開(kāi)始發(fā)光 的時(shí)間參差不一，所以各列光波頻率雖然相同， 均為v,各列光波之間沒(méi)有固定的相位關(guān)系，各 有不同的偏振方向， 而且各個(gè)原子所發(fā)的光將向 空間各個(gè)方向傳播， 即大量原子的自發(fā)輻射過(guò)程 是雜亂無(wú)章的隨機(jī)過(guò)程， 所以自發(fā)輻射的光是非 相干光。自發(fā)躍遷愛(ài)因斯坦系數(shù)：（2）受激吸收：處于低能態(tài)的一個(gè)原子，

4、在頻率 為的輻射場(chǎng)作用（激勵(lì)）下，吸收一個(gè)能量為的 光子并向能態(tài)躍遷，這種過(guò)程稱(chēng)為受激吸收躍 遷。特征：a）只有外來(lái)光子能量時(shí)，才能引起受激輻精選范本,供參考！ 射。b）躍遷概率不僅與原子性質(zhì)有關(guān)，還與輻射 場(chǎng)的有關(guān)。受激吸收躍遷概率：（為受激吸收躍 遷愛(ài)因斯坦系數(shù)，為輻射場(chǎng)）受激輻射：處于上能級(jí)的原子在頻率為的輻 射場(chǎng)作用下，躍遷至低能態(tài)并輻射一個(gè)能量為的 光子。受激輻射躍遷發(fā)出的光波稱(chēng)為受激輻射。 特征：a）只有外來(lái)光子能量時(shí)，才能引起受激輻 射；b）受激輻射所發(fā)出的光子與外來(lái)光子的頻 率、傳播方向、偏振方向、相位等性質(zhì)完全相同。 受激輻射躍遷概率：（為受激輻射躍遷愛(ài)因斯坦 系數(shù)，為輻射場(chǎng)

5、）6. 激光器速率方程中的系數(shù)有哪些？它們之間的關(guān)系是什么？答：自發(fā)躍遷愛(ài)因斯坦系數(shù)，受激吸收躍遷愛(ài)因 斯坦系數(shù)，受激輻射躍遷愛(ài)因斯坦系數(shù) 關(guān)系：7. 激光器主要由哪些部分組成？各部分的作用是什么？答：激光工作物質(zhì)：用來(lái)實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和產(chǎn)生 光的受激發(fā)射作用的物質(zhì)體系。接收來(lái)自泵浦源 的能量，對(duì)外發(fā)射光波并能夠強(qiáng)烈發(fā)光的活躍狀 態(tài)，也稱(chēng)為激活物質(zhì)。泵浦源：提供能量，實(shí)現(xiàn) 工作物質(zhì)的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。光學(xué)諧振腔：a）提供軸向光波模的正反饋；b）模式選擇，保證激光器單 模振蕩，從而提高激光器的相干性。8什么是熱平衡時(shí)能級(jí)粒子數(shù)的分布？什么是 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)？如何實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)？答：熱平衡時(shí)能級(jí)粒子數(shù)的分布：

6、在物質(zhì)處于熱 平衡狀態(tài)時(shí)，各能級(jí)上的原子數(shù)（或集居數(shù)）服 從玻爾茲曼分布。粒子數(shù)反轉(zhuǎn)：使高能級(jí)粒子數(shù) 密度大于低能級(jí)粒子數(shù)密度。如何實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)：外界向物質(zhì)供給能量（稱(chēng) 為激勵(lì)或泵浦過(guò)程），從而使物質(zhì)處于非平衡狀 態(tài)。9. 如何定義激光增益？什么是小信號(hào)增益？大 信號(hào)增益？增益飽和？答：激光增益定義：表示光通過(guò)單位長(zhǎng)度激活物 質(zhì)后光強(qiáng)增長(zhǎng)的百分?jǐn)?shù)。小信號(hào)增益：當(dāng)光強(qiáng)很 弱時(shí)，集居數(shù)差值不隨 z變化，增益系數(shù)為一常 數(shù)，稱(chēng)為線(xiàn)性增益或小信號(hào)增益。大信號(hào)增益： 在放大器中入射光強(qiáng)與（為飽和光強(qiáng)）相比擬時(shí)，為大信號(hào)增益。增益飽和：當(dāng)光強(qiáng)足夠強(qiáng) 時(shí)，增益系數(shù)g也隨著光強(qiáng)的增加而減小，這一 現(xiàn)象稱(chēng)為增

7、益飽和效應(yīng)。10. 什么是自激振蕩？產(chǎn)生激光振蕩的條件是什么？答：自激振蕩：不管初始光強(qiáng)多么微弱，只要放 大器足夠長(zhǎng)，就總是形成確定大小的光強(qiáng)，這就 是自激振蕩的概念。產(chǎn)生條件：滿(mǎn)足腔的諧振條件，成為腔的梳狀模之一；頻率落在工作物質(zhì)的譜線(xiàn)范圍內(nèi)，即對(duì)應(yīng) 增益系數(shù)大于等于閾值增益系數(shù)。11. 激光的基本特性是什么？答：激光四性:單色性、相干性、方向性和高亮 度。這四性可歸結(jié)為激光具有很高的光子簡(jiǎn)并 度。12 .如何理解激光的空間相干性與方向性？如何 理解激光的時(shí)間相干性？如何理解激光的相干 光強(qiáng)？答：（1）激光的方向性越好，它的空間相干性程 度越高。（2）激光的相干時(shí)間和單色性存在著簡(jiǎn) 單關(guān)系，

8、即單色越好，相干時(shí)間越長(zhǎng)。（3）激光具有很高的亮度，激光的單色亮度，由于激光具 有極好的方向性和單色性，因而具有極高的光子簡(jiǎn)并度和單色亮度。13什么是諧振腔的諧振條件？如何計(jì)算縱模的頻率、縱模間隔和縱模的數(shù)目？答：（1）諧振條件：諧振腔內(nèi)的光要滿(mǎn)足相長(zhǎng)干 涉條件（也稱(chēng)為駐波條件）。波從某一點(diǎn)出發(fā)， 經(jīng)腔內(nèi)往返一周再回到原來(lái)位置時(shí)，應(yīng)與初始出發(fā)波同相（即相差為的整數(shù)倍）。如果以表示均 勻平面波在腔內(nèi)往返一周時(shí)的相位滯后，則可以表示為。入為光在真空中的波長(zhǎng)，L為腔的光學(xué) 長(zhǎng)度，q為正整數(shù)。（2）如何計(jì)算縱模的頻率、縱模間隔和縱模的數(shù)精選范本,供參考！目、縱模的頻率、縱模間隔：縱模的數(shù)目：對(duì)于滿(mǎn)足諧

9、振條件頻率為的波，其 縱模數(shù)目，為小信號(hào)增益曲線(xiàn)中大于閾值增益系 數(shù)的那部分曲線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的頻率范圍（振蕩帶寬）。14. 在激光諧振腔中一般有哪些損耗因素，分別與哪些因素有關(guān)？答：損耗因素:a幾何偏折損耗：與腔的類(lèi)型、 腔的幾何尺寸、模式有關(guān)。b、衍射損耗：與腔的菲涅爾數(shù)、腔的幾何參數(shù)、橫模階次有關(guān)。c、腔鏡反射不完全引起的損耗：與腔鏡的透射率、反射率有關(guān)。d、材料中的非激活吸收、散 射、腔內(nèi)插入物所引起的損耗：與介質(zhì)材料的加 工工藝有關(guān)。15. 哪些參數(shù)可以描述諧振腔的損耗？它們的關(guān)系如何？ （ p29-31 ）答：（1）描述參數(shù):a）平均單程損耗因子：（為 初始光強(qiáng)，為往返一周后光強(qiáng)）b）腔內(nèi)

10、光子的平均壽命：c）品質(zhì)因數(shù)：（2）關(guān)系：腔的損耗越小, 平均單程損耗因子越小，腔內(nèi)光子的平均壽命越 長(zhǎng)，品質(zhì)因數(shù)越大。16. 如何理解激光諧振腔衍射理論的自再現(xiàn)模？答：開(kāi)腔鏡面上，經(jīng)過(guò)足夠多次往返后，能形成這樣一種穩(wěn)恒場(chǎng)，其分布不再受衍射的影響，在 腔內(nèi)往返一次能夠再現(xiàn)出發(fā)時(shí)的場(chǎng)分布。這種穩(wěn) 恒場(chǎng)經(jīng)一次往返后，唯一可能的變化是，鏡面上 各點(diǎn)的場(chǎng)分布按同樣的比例衰減，各點(diǎn)的相位發(fā) 生同樣大小的滯后。把這種開(kāi)腔鏡面上的經(jīng)一次 往返能再現(xiàn)的穩(wěn)恒場(chǎng)分布稱(chēng)為開(kāi)腔的自再現(xiàn)模。17. 求解菲涅爾-基爾霍夫衍射積分方程得到的本征函數(shù)和本征值各代表什么？答：本征函數(shù):描述腔的一個(gè)自再現(xiàn)模式或橫模。 其模描述鏡

11、面上場(chǎng)的振幅分布，幅角描述鏡面上 場(chǎng)的相位分布。本征值 :表示自再現(xiàn)模在渡越一 次時(shí)的幅值衰減和相位滯后。其模值量度自再現(xiàn) 模在腔內(nèi)往返一次的功率損耗，幅角量度自再現(xiàn) 模的單程相移，從而也決定模的諧振頻率。18. 什么是一般穩(wěn)定球面腔與共焦腔的等價(jià)性？ 答：（1）任意一個(gè)共焦球面腔與無(wú)窮多個(gè)穩(wěn)定球 面腔等價(jià)；（2）任一滿(mǎn)足穩(wěn)定條件的球面腔唯一 地等價(jià)于某一個(gè)共焦腔。即如果某一個(gè)球面腔滿(mǎn) 足穩(wěn)定性條件，則必定可以找到而且也只能找到 一個(gè)共焦腔，其行波場(chǎng)的某兩個(gè)等相位面與給定 球面腔的兩個(gè)反射鏡面相重合。19. 高斯光束的表征方法有哪些？答：（1）表征方法a）用束腰半徑（或共焦參數(shù)）及 束腰位置表

12、征高斯光束；b）用光斑半徑及等相位 面曲率半徑表征高斯光束。20. 為了使高斯光束獲得良好聚焦，常采用的方 法有哪些？答：a）用短焦距透鏡；b）使高斯光束腰斑遠(yuǎn)離透鏡焦點(diǎn)；c）將高斯光束腰斑半徑放在透鏡表面處.21. 非穩(wěn)腔和穩(wěn)定腔的區(qū)別是什么？舉例說(shuō)明哪 些是非穩(wěn)腔？答：（1）區(qū)別：穩(wěn)定腔中傍軸光線(xiàn)能在腔內(nèi)往返 任意多次而不致橫向溢出腔外；而非穩(wěn)腔中傍軸光線(xiàn)在腔內(nèi)經(jīng)過(guò)有限次往返后必然從側(cè)面溢出 腔外。 非穩(wěn)腔類(lèi)型：所有雙凸腔；所有平 -凸腔；凹 面鏡曲率半徑小于腔長(zhǎng)的平 -凹腔；一鏡曲率半 徑小于腔長(zhǎng)一鏡曲率半徑大于腔長(zhǎng)的雙凹腔-雙凹非穩(wěn)腔；兩鏡曲率半徑之和小于腔長(zhǎng)的雙凹腔；凹面鏡曲率半徑小

13、于腔長(zhǎng)的凹凸非穩(wěn)腔-凹凸非穩(wěn)腔；兩鏡曲率半徑之和大于腔長(zhǎng)的凹凸非 穩(wěn)腔.22. 什么是譜線(xiàn)加寬？有哪些加寬類(lèi)型？加寬機(jī)制是什么？答：譜線(xiàn)加寬：由于各種因素的影響，自發(fā) 輻射并不是單色的， 而是分布在中心頻率附近一 個(gè)很小的頻率范圍內(nèi)，這就叫譜線(xiàn)加寬。加寬類(lèi)型及機(jī)制：a）均勻加寬自然加寬機(jī)制：原子的自發(fā)輻射引起的。碰撞加.寬機(jī)制.：大量原子（分子、離子）之間的無(wú)規(guī)則碰撞。晶格振動(dòng)加卩寬機(jī)制：.晶格振動(dòng)使激活離子精選范本,供參考！處于隨周期變化的晶格場(chǎng)，激活離子的能級(jí)所對(duì) 應(yīng)的能量在某一范圍內(nèi)變化。b）非均勻加寬_多普勒加寬機(jī)制：由于作熱運(yùn)動(dòng)的發(fā)光原子（分 子所發(fā)出）輻射的多普勒頻移引起的。晶格缺

14、陷加寬機(jī)制晶格缺陷部位的晶格場(chǎng)將和 無(wú)缺陷部位的理想晶格場(chǎng)不同，因而處于缺陷部 位的激活離子的能級(jí)將發(fā)生位移，導(dǎo)致處于鏡體 不同部位的激活離子的發(fā)光中心頻率不同。c）.綜合加寬_氣體工作物質(zhì)的綜合加寬機(jī)制：由碰撞引起的均 勻加寬和多普勒非均勻加寬。固體激光工作物質(zhì)綜合加寬機(jī).制：由晶格熱振動(dòng) 引起的均勻加寬和晶格缺陷引起的非均勻加寬。 液體工作物質(zhì)的綜合.加寬機(jī)制 :溶于液體中的發(fā) 光分子與其它分子碰撞而導(dǎo)致自發(fā)輻射的碰撞 加寬。23. 如何理解均勻加寬和非均勻加寬？答：均勻加寬：引起加寬的物理因素對(duì)每個(gè)原子 都是等同的，對(duì)于均勻加寬，每個(gè)發(fā)光原子都以 整個(gè)線(xiàn)型發(fā)射，不能把線(xiàn)型函數(shù)上的某一特定

15、頻 率和某些特定原子聯(lián)系起來(lái)，或者說(shuō)，每一個(gè)原 子對(duì)光譜內(nèi)任一頻率都有貢獻(xiàn)。非均勻加寬：原 子體系中每個(gè)原子只對(duì)譜線(xiàn)內(nèi)與它的中心頻率 相應(yīng)的部分有貢獻(xiàn)，因而可以區(qū)分譜線(xiàn)上的某一頻率是由哪一部分原子發(fā)射的。24. 分析三能級(jí)和四能級(jí)系統(tǒng)中粒子在各能級(jí)之 間的躍遷過(guò)程，畫(huà)出示意圖，為什么三能級(jí)系統(tǒng) 比四能級(jí)系統(tǒng)需要更強(qiáng)的激勵(lì)？答：這是因?yàn)樗哪芗?jí)系統(tǒng)系統(tǒng)的激光下能級(jí)為激 發(fā)態(tài)，所以只需把 nt個(gè)粒子激勵(lì)到能級(jí)就可以 使增益克服腔的損耗而產(chǎn)生激光。而在三能級(jí)系 統(tǒng)中，激光下能級(jí)是基態(tài)，至少要將（n+A nt）/2個(gè)粒子激勵(lì)到能級(jí)上去，其中n遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于厶nt才能形成集居數(shù)反轉(zhuǎn)，所以三能級(jí)系統(tǒng)的閾值能 量或

16、閾值功率要比四能級(jí)系統(tǒng)大得多。25. 說(shuō)明均勻加寬和非均勻加寬工作物質(zhì)中增益 飽和的機(jī)理。答：均勻加寬增益飽和機(jī)理： 在均勻加寬情況下， 每個(gè)粒子對(duì)譜線(xiàn)不同頻率處的增益都有貢獻(xiàn)，也 就是說(shuō)均勻加寬的激光工作物質(zhì)對(duì)各種頻率入 射光的放大作用全都使用相同的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)，因 此強(qiáng)光會(huì)導(dǎo)致反轉(zhuǎn)集居數(shù)密度的下降，而反轉(zhuǎn)集 居數(shù)密度的下降又將導(dǎo)致弱光增益系數(shù)的下降， 結(jié)果是增益在整個(gè)譜線(xiàn)上均勻地下降。非均勻加寬增益飽和機(jī)理：對(duì)非均勻加寬工作物 質(zhì)，頻率為 V 1的強(qiáng)光只引起表觀(guān)中心頻率在 V 1附近的反轉(zhuǎn)集居數(shù)飽和，因而在增益曲線(xiàn) 上形成一個(gè)燒孔。26. 飽和光強(qiáng)的含義？怎樣定義的？（p151） 答：飽和光

17、強(qiáng)的物理意義是：當(dāng)入射光強(qiáng)度可以 和比擬時(shí)，受激輻射造成的上能級(jí)集居數(shù)衰減率 才可以與其它弛豫過(guò)程（自發(fā)輻射及無(wú)輻射躍 遷）相比擬。因此當(dāng)時(shí)，與光強(qiáng)無(wú)關(guān)，而當(dāng)可以 和相比擬時(shí)，隨著的增加而減少，減少到小信號(hào) 情況下的倍。27 .在強(qiáng)光入射下，均勻加寬和非均勻加寬工作 物質(zhì)中，弱光的增益系數(shù)如何變化？（ p157）答：（1）均勻加寬物質(zhì)中頻率為 v。的強(qiáng)光入射不 僅使自身的增益系數(shù)下降，也使其它頻率的弱光的增益系數(shù)也以同等程度下降，結(jié)果是增益在整個(gè)譜線(xiàn)上均勻的下降。（2）非均勻加寬工作物質(zhì) 中頻率為v。的強(qiáng)光入射時(shí)，會(huì)形成v。以為中心, 寬度為的燒孔，若入射頻率為Vi的弱光處在燒 孔造成的燒孔范

18、圍之內(nèi)，則弱光增益系數(shù)將小于 小信號(hào)增益系數(shù)，若處于燒孔范圍之外，則弱光 增益系數(shù)不受強(qiáng)光的影響仍等于小信號(hào)增益系 數(shù)。28.描述非均勻加寬工作物質(zhì)中的增益飽和的“燒孔效應(yīng)”，并說(shuō)明原理。（p156、p157）答：（1）描述:對(duì)于非均勻加寬工作物質(zhì)中，在其 增益曲線(xiàn)曲線(xiàn)上，在頻率處產(chǎn)生一個(gè)凹陷，凹陷 寬度約為，頻率處的凹陷最低點(diǎn)下降到小信號(hào)增益系數(shù)的倍，以上現(xiàn)象稱(chēng)為增益曲線(xiàn)的燒孔效應(yīng)。（2）原理：在非均勻加寬工作物質(zhì)中，頻率的強(qiáng) 光只在附近寬度約為的范圍內(nèi)引起反轉(zhuǎn)集居數(shù)的飽和，對(duì)表觀(guān)中心頻率處在燒孔范圍外的 反轉(zhuǎn)集居數(shù)沒(méi)有影響。若有一頻率為的弱光同時(shí) 入射，如果頻率處在強(qiáng)光造成的燒孔范圍之內(nèi)，

19、 則由于反轉(zhuǎn)集居數(shù)的減少，弱光增益系數(shù)將小于 小信號(hào)增益系數(shù)。如果頻率處于燒孔范圍之外， 則弱光增益系數(shù)不受強(qiáng)光的影響而仍等于小信 號(hào)增益系數(shù)，所以在增益曲線(xiàn)曲線(xiàn)上，在頻率處 產(chǎn)生一個(gè)凹陷，凹陷寬度約為。29激光器的振蕩條件是什么？穩(wěn)定工作條件？ 答：（1）振蕩條件：滿(mǎn)足腔的諧振條件，成為腔 的梳狀模之一；頻率落在工作物質(zhì)的譜線(xiàn)范圍 內(nèi)，即對(duì)應(yīng)增益系數(shù)大于等于閾值增益系數(shù)。（2）穩(wěn)定工作條件：增益系數(shù)等于于閾值增益系 數(shù)。30.在均勻加寬和非均勻加寬激光器中模式競(jìng)爭(zhēng) 有什么不同？答：均勻加寬激光器中只要有幾個(gè)滿(mǎn)足閾值條件 的縱模，就會(huì)在振蕩過(guò)程中相互競(jìng)爭(zhēng)，結(jié)果總是 靠近中心頻率的一個(gè)縱模得勝，

20、形成穩(wěn)定振蕩， 其它縱模都被抑制而熄滅。因此理想情況下，均 勻加寬穩(wěn)態(tài)激光器的輸出應(yīng)是單縱模的，單縱模 的頻率總是在譜線(xiàn)中心頻率附近。非均勻加寬激 光器中也存在模式競(jìng)爭(zhēng)，當(dāng)縱模形成的燒孔重疊 時(shí)會(huì)發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)，競(jìng)爭(zhēng)模的輸出功率無(wú)規(guī)則起伏。31什么是蘭姆凹陷？定性解釋其成因。答：（1）激光器的單模輸出功率和單模頻率的關(guān) 系曲線(xiàn)中，在處，曲線(xiàn)有一凹陷，稱(chēng)為蘭姆凹陷。（2）成因：當(dāng)頻率接近，且時(shí)，兩個(gè)燒孔部分重 疊，燒孔面積的和可能小于時(shí)兩個(gè)燒孔面積的和 時(shí)，兩個(gè)燒孔完全重合，此時(shí)只有附近的原子對(duì) 激光有貢獻(xiàn)，雖然它對(duì)應(yīng)著最大的小信號(hào)增益， 但由于對(duì)激光作貢獻(xiàn)的反轉(zhuǎn)集居數(shù)減少了，即燒 孔面積減少了，所以

21、輸出功率下降到某一極小 值，從而出現(xiàn)蘭姆凹陷。32什么是激光器的弛豫振蕩現(xiàn)象？答：一般固體脈沖激光器所輸出的并不是一個(gè)平 滑的光脈沖，而是一群寬度只有微秒量級(jí)的短脈 沖序列，即所謂“尖峰”序列，激勵(lì)越強(qiáng)，則短 脈沖之間的時(shí)間間隔越小，把上述現(xiàn)象稱(chēng)為弛豫 振蕩效應(yīng)或尖峰振蕩效應(yīng)。33. 為什么存在線(xiàn)寬極限？它取決于什么？答：（1）由于存在著自發(fā)輻射，穩(wěn)定振蕩時(shí)的單 程增益略小于單程損耗，有源腔的凈損耗不等于 零，雖然該模式的光子數(shù)密度保持恒定，但自發(fā) 輻射具有隨機(jī)的相位，所以輸出激光是一個(gè)具有 衰減的有限長(zhǎng)波列，因此具有一定的譜線(xiàn)寬度， 這種線(xiàn)寬是由于自發(fā)輻射的存在而產(chǎn)生的，因而 是無(wú)法排出的，

22、因此稱(chēng)為線(xiàn)寬極限。（2）取決于 輸出功率、損耗及腔長(zhǎng)。輸出功率越大，線(xiàn)寬就 越窄；減小損耗和增加腔長(zhǎng)也可以使線(xiàn)寬變窄。34. 簡(jiǎn)述橫模和縱模選擇的原理及具體方法。答：橫模選擇原理：在各個(gè)橫模增益大體相同的條件下，不同 橫模間衍射損耗有差別，在穩(wěn)定腔中，基膜的衍 射損耗最低，隨著橫模階次的增高，衍射損耗將 迅速增加。如果降低基膜的衍射損耗，使之滿(mǎn)足 閾值條件（基膜的單程增益至少能補(bǔ)償它在腔內(nèi) 的單程損耗），則其它模因損耗高而不能起振被 抑制。橫模選擇方法：小孔光闌選模、諧振腔參數(shù)法， 非穩(wěn)腔選模，微調(diào)諧振腔。（2）縱模選擇原理：一般諧振腔中有著相同的損耗，但由于頻 率的差異而具有不同的小信號(hào)增益

23、系數(shù)。因此， 擴(kuò)大和充分利用相鄰縱模間的增益差，或人為引入損耗差是進(jìn)行縱模選擇的有效途徑?？v模選擇方法：短腔法、行波腔法、選擇性損耗法。35. 激光器主要的穩(wěn)頻技術(shù)有哪些？答：蘭姆凹陷穩(wěn)頻、飽和吸收穩(wěn)頻、無(wú)源腔穩(wěn)頻。36. 調(diào)制激光器的工作原理，目前常用的幾種調(diào) 方法。答：（1）工作原理：通過(guò)某種方法使諧振腔的損 耗因子值按照規(guī)定的程序變化，在泵浦源剛開(kāi)始 時(shí)，先使光腔具有高損耗因子，激光器由于閾值 高而不能產(chǎn)生激光振蕩，于是亞穩(wěn)態(tài)上的粒子數(shù) 可以積累到較高的水平，然后在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻，使 腔的損耗因子突然降到，閾值也隨之突然降低， 此時(shí)反轉(zhuǎn)集居數(shù)大大超過(guò)閾值，受激輻射極為迅 速地增強(qiáng)。于是在極短

24、時(shí)間內(nèi)，上能級(jí)存儲(chǔ)的大 部分粒子的能量轉(zhuǎn)變?yōu)榧す饽芰?，形成一個(gè)很強(qiáng) 的激光巨脈沖輸出。（2）調(diào)制方法:電光調(diào)制（利 用晶體電光效應(yīng)控制光在傳播過(guò)程中的強(qiáng)度稱(chēng) 為電光強(qiáng)度調(diào)制）、聲光調(diào)制（利用晶體聲光效 應(yīng)控制光在傳播過(guò)程中的強(qiáng)度稱(chēng)為電光強(qiáng)度調(diào) 制）、被動(dòng)調(diào) Q （可飽和染料調(diào) Q,染料調(diào)Q技 術(shù)是利用某種有機(jī)染料材料對(duì)光的吸收系數(shù)隨 光強(qiáng)變化的特性，實(shí)現(xiàn)調(diào) Q的技術(shù)。這種調(diào) Q方 式中，Q開(kāi)關(guān)的延遲時(shí)間由材料本身決定，不受 人控制，故又稱(chēng)為被動(dòng)調(diào) Q技術(shù)）。37設(shè)么叫內(nèi)調(diào)制什么叫外調(diào)制？答：在激光形成的振蕩過(guò)程中加載調(diào)制信號(hào)，通 過(guò)改變激光的輸出特性實(shí)現(xiàn)調(diào)制的方法稱(chēng)為內(nèi)週制。在激光形成以后，用調(diào)制信號(hào)對(duì)激光進(jìn)行 調(diào)制，調(diào)制不改變激光器的參數(shù)，而是改變已經(jīng) 輸岀的激光束的參數(shù)，稱(chēng)為外調(diào)制。38、第一臺(tái)激光器是誰(shuí)制造的是什么激光器，它屬于哪一類(lèi)型的激光器？激光器分類(lèi)有哪些？好】（I960）年美國(guó)加利福尼亞州休斯航空公司實(shí)驗(yàn) 室的研究員梅曼（Maiman）制成世界上第一臺(tái)激