激光器件與技術

1、激光器件與技術第一章（部分）小考1、激光英文是 laser 是 light amplification by stimulated emission of radiation2、普通光源是自發(fā)輻射的非相干光，激光是受激輻射的相干光3、激光具有高方向性，高單色性，高亮度性4、國際上1960年梅曼研制出第一臺激光器，是紅寶石激光器5、氣體碰撞分為彈性碰撞和非彈性碰撞，彈性碰撞使粒子速度和方 向改變，沒改變內能，非彈性碰撞改變內能用于粒子的激發(fā)和電離6、當電子與原子發(fā)生彈性碰撞，電子只有一小部分能量交給原子，當電子與原子發(fā)生非彈性碰撞，電子幾乎將全部動能交給原子用于激 發(fā)和電離7、電離幾率定義為電子

2、使原子電離的次數和電子與原子總碰撞次數 之比8、e +He e+H#（ 21s 0）屬于第一類非彈性碰撞，電子使基態(tài)原 子激發(fā)9、e + Hg，一 e+Hg +e是電子與激發(fā)原子碰撞產生逐次電離10、He，+Ne_He+Ne，-AE”屬于第二類非彈性碰撞中的共振轉移激 發(fā)11、He，+cdfHe+（ cd +）+e屬于第二類非彈性碰撞中的潘寧效應12、 Ne + +ArNe + Ar + + AE屬于第二類非彈性碰撞中的非對稱轉荷 過程13、消電離可分為體積復合、管壁復合、電極復合14、帶電粒子在氣體中的運動形式為熱運動、擴散運動、遷移運動15、自持放電的條件r（ed-1）= 1激光器件第二部

3、分小考1、按工作物質的不同，把氣體激光器劃分為原子氣體激光器、離子 氣體激光器、分子氣體激光器三種類型2、原子氣體激光器是用氦、氖、氬、氟、氙等惰性氣體作為工作物 質的器件。其波長范圍從216.3pm到410.0質。3、He-Ne激光器主要有632.8nm的紅光，1.15um和3.39um的紅外 光，它具有很好的單色性、方向性和穩(wěn)定性4、He-Ne激光器有放電管、諧振腔和激勵電源三大部分組成。激光 器的放電管和諧振腔結構可分為三種形式內腔式、外腔式、半內腔式5、在外腔和半內腔激光器中，放電管的兩端或一端用布儒斯特窗口 封裝，窗口平面法線與放電管的軸線構成布儒斯特角。6、He-Ne激光器的外界激

4、勵能源采用電激勵的方法7、He-Ne激光器中充以氦氣和氖氣的混合氣體，氖氣是工作氣體， 氦氣是輔助氣體，不產生激光，但是起到促進氖原子實現(xiàn)粒子數反轉 的作用，激光譜線632.8呻、1.15呻 和3.39呻 等許多譜線。8、提高激光器的輸出效率和使用壽命是研制激光器的重要任務9、這些譜線有的是相同的上能級，有的是相同下能級，那么具有相 同上能級（或者相同下能級）的譜線之間，當產生輻射躍遷時，對公 有能級的粒子數發(fā)生影響，存在著相互作用，這就是譜線競爭效應。10、把激光器的有效作用時間的總和稱為它的工作壽命，把擱置時間 稱為擱置壽命11、二氧化碳激光器是分子氣體激光器的典型代表，效率高，傳輸功 率

5、大，發(fā)出的10.6 Mn激光譜線位于大氣“窗口”.12、co2分有三種振動方式，分別為對稱振動，彎曲振動和反對稱振 動13、原子或分子因某種原因失去電子或獲得電子的過程稱為 電離過 程，若原子失去電子就稱為正離子，若原子從外界獲得電子就稱為負 離子。14、利用原子或分子的離子能級之間激光躍遷工作的氣體激光器稱 為離子氣體激光器。15、離子氣體激光器分三類：.惰性氣體離子激光器（氬離子激光 器，氪離子激光器）.金屬蒸汽離子激光器（He-Cd離子激光器， He-Se離子激光器等）.分子氣體離子激光器（氬離子激光器,二氧 化碳分子離子激光器）16、氬離子氣體激光器輸出的激光波長范圍從真空紫外一直延伸

6、到 近紅夕卜，其中最強，能連續(xù)輸出的是488.0nm和514.5nm。17、固體激光器以摻雜的離子型絕緣晶體和玻璃作為工作物質18、固體激光器主要有工作物質、泵浦光源、光學諧振腔三部分組成。 泵浦光源由光泵、聚光腔和激勵電源構成19、泵浦光源由光泵，聚光腔和激勵電源構成，常用光泵有脈沖氙燈， 連續(xù)氙燈。聚光腔的作用是將光泵輻射的能量高效率聚焦到工作物質上，使其實現(xiàn)粒子數反轉。激勵電源是點燃氙燈產生光輻射。20、光學諧振腔具有選模和光學正反饋的作用。諧振腔又分為平面 腔，共焦腔，球面腔等多種形式。21、固體激光器的工作物質要求具有寬的吸收帶和大的吸收系數、高 的熒光量子效率、亞穩(wěn)態(tài)壽命長、摻雜濃

7、度高、熒光普線寬度小、熱 導率高的特性22、脈沖運轉的固體激光器通常采用脈沖氙燈作為光泵，連續(xù)運轉的 固體激光器通常采用氟燈作為光泵23、固體激光器分為三能級系統(tǒng)和四能級系統(tǒng)，其中三能級系統(tǒng)的閾 值高24、氣體激光器是通過氣體放電將電能直接轉變?yōu)楣饽?，而固體激光 器是先將電能轉變?yōu)楣獗玫墓饽?，然后由光泵的光能泵浦給激光棒產 生激光的光能。25、光抽運系統(tǒng)包括光泵、聚光器和放電回路。26、脈沖運轉的激光器通常采用脈沖氙燈，而連續(xù)工作的激光器采用 氪等。27、發(fā)光效率指的是燈輸出光能量與輸入的電能量之比。28、半導體激光器與固體和氣體激光器相比較有獨特優(yōu)點：效率高、 體積小、便于直接調制輸出、結構

8、簡單而堅固等。29、紅寶石激光器中A12O3是基質，Cr2O3是激活劑，CE是激活離子，是真正產生激光的工作物質 30、Nd 3+: YAG激光器輸出最強的波長為1.06um利用倍頻技術還可得到0.53um的綠光31、半導體激光器最常用的激勵方式是P-N結注入式32、染料激光器輸出功率的提高，主要要克服三重態(tài)的影響激光器件第三部分小考1.諧振腔Q值得定義：Q = 2叫腔內貯存的激光能量Q每秒損耗的激光能量其中，為激光頻率。Q值是諧振腔損耗的量度，損耗越小，Q值越 大，閾值越低。反之Q值越小，閾值越高。調Q就是改變諧振腔Q 值控制激光的輸出強度。2.若只考慮透射損耗，3.巨脈沖的峰值功率:吸收損

9、耗和衍射損耗，則Q =宇._LT0為輸出端透過率。4.輸出巨脈沖的能量:Pm =加 maxVT0，式中，V為腔內工作物質體積， 出=a T T 0 框 o5.脈沖寬度：在脈沖形成過程中，腔內光子密度從？ m/2上升到m 所需的時間為 tr.6.開關時間不宜過長的原因：自發(fā)輻射所造成的反轉粒子數下降會使 裝置降到閾值以下，使激光振蕩停止。多脈沖產生的原因：慢開關和末能級馳豫轉鏡調Q是一種常用的機械式Q開關，其特點是結構簡單而穩(wěn)定， 缺點是Q值變化時間慢（與電光開關相比），因此輸出峰值功率不很 高，脈沖寬度較寬。品體在外電場作用下，其折射率隨外電場而變化的現(xiàn)象，稱為電光效應。折射率與電場強度呈線性

10、變化的效應稱普克而效應；折射率與 電場強度平方成比例的效應稱克爾效應。10.稱E時，所加的電壓為半波電壓，以乂 /2表示。人/2 一 2時6311.光學隔離器是利用鉛玻璃等介質在磁場作用下的法拉第旋轉效應做成的。激光調制就是以激光作載波，將要傳輸的信息加載于激光輻射的 過程，激光調制分內調制和外調制兩種。內調制是加載調制信號在激光振蕩的過程中進行的，按調制信號 的規(guī)律改變振蕩參數，從而改變激光的輸出特性實現(xiàn)調制。簡單的方 法是直接控制激光器泵浦電源來調制輸出激光強度。外調制是指加載調制信號在激光形成之后進行，其方法是在激光 器諧振腔外的光路上放置調制器。強度調制就是使激光載波的電矢量的平方比例

11、于調制信號。電光 調制器是利用某些品體的電光效應。選擇工作點在A點工作有兩種方法：.在品體上加一固定的直流 電壓 v/4。.用等效的方法實現(xiàn)，按光路中加入一個與直流偏壓 va/4相對應的固定相位差，就是用va/4波片來實現(xiàn)。評價調制器的指標：.半波電壓匕/2要低。.透射率要高。橫向電光調制器的主要缺點：存在著自然雙折射引起的相位延遲。倍頻、混頻、參量振動與放大等效應都是與放大等效應都是由P（2）決定的，二次非線性電極化效應。光學倍頻又稱二次諧波。一個諧振腔長為L的激光器，它的兩個相鄰的縱模的頻率差為:一個理想的激光器的輸出光束應包含單橫模和單縱模，實際上一 般激光器的工作總是多模的。如果橫模的階數越高，光強分布越不均勻，分布范圍越大，發(fā)散 角也必然大。而基橫模（TEM0J的光強分布集中，分布范圍小，發(fā)散角 也小。橫模選擇的原則：.增大高階模與基模的衍射損耗比。.減小 激活介質中內部損耗及鏡上損耗。選橫模的方法：.調節(jié)反射鏡。光欄法選模（小孔光欄選模， 聚焦光欄法，貓眼諧振腔）縱模選擇方