激光原理复习

1、激光原理复习第一章 激光的基本原理1、自发辐射 受激辐射 受激吸收的概念及相互关系2、激光器的主要组成部分有哪些？并描述各个部分的基本作用。激光器有哪 些类型？如何对激光器进行分类。3、什么是光波模式和光子状态？光波模式、光子状态和光子的相格空间是同一 概念吗？何谓光子的简并度？4、如何理解光的相干性？何谓相干时间，相干长度、面积和体积？如何理解激 光的空间相干性与方向性， 如何理解激光的时间相干性？如何理解激光的相干光 强？5、EINSTEIN系数和EINSTEIN关系的物理意义是什么？如何推导出 EINSTEIN 关系？4、产生激光的几个必要条件是什么？什么是热平衡时能级粒子数的分布？5、

2、什么是粒子数反转，如何实现粒子数反转？6、如何定义激光增益，什么是小信号增益？什么是增益饱和？7、什么是自激振荡？产生激光振荡的基本条件是什么？8、如何理解激光的模式：横模、纵模？ 第二章 开放式光腔与高斯光束1、描述激光谐振腔和激光镜片的类型？什么是谐振腔的谐振条件？2、如何计算纵模的频率、纵模间隔和纵模的数目？3、如何理解无源谐振腔的损耗和 Q值？在激光谐振腔中有哪些损耗因素？什么 是腔的菲涅耳数，它与腔的损耗有什么关系？4、写出（1）光束在自由空间的传播； （2）薄透镜变换；（3）凹面镜反射；（4） 介质中传播等的射线光学矩阵5、什么是激光谐振腔的稳定性条件？6、什么是自再现模，自再现模

3、是如何形成的？7、写出菲涅耳 - 基尔赫夫方程，并说明每一项的物理意义8、画出圆形镜谐振腔和方形镜谐振腔前几个模式的光场分布图，并说明意义9、基模高斯光束的主要参量：束腰光斑的大小，束腰光斑的位置，镜面上光斑 的大小？任意位置激光光斑的大小？等相位面曲率半径， 光束的远场发散角， 模 体积10、如何理解一般稳定球面腔与共焦腔的等价性？如何计算一般稳定球面腔中高 斯光束的特征11、高斯光束的特征参数？ q 参数的定义？12、如何用ABCM法来变换高斯光束？13、非稳定腔与稳定腔的区别是什么？举例说明哪些是非稳定腔。14、激光器输出横模和纵模如何确定。第三章 电磁场与物质的共振相互作用1、什么是谱

4、线加宽？有哪些加宽的类型，它们的特点是什么？如何定义线宽和 线型函数？什么是均匀加宽和非均匀加宽？它们各自的线型函数是什么？2、自然加宽、碰撞加宽和多普勒加宽的线宽与哪些因素有关？3、能级光学跃迁的速率方程，并考虑连续谱和单色谱光场与物质的作用和工作 物质的线型函数。4、画出激光三能级和四能级系统图，描述相关能级粒子的激发和去激发过程。建立相应能级系统的速率方程，求解速率方程，求出激光能级的反转粒子数密度。5、说明均匀加宽和非均匀加宽工作物质中增益饱和的机理，并写出激光增益的 表达式。6何谓小信号增益，饱和增益？7、描述非均匀加宽工作物质中增益饱和的“烧孔效应”，并说明它们的原理。 第四章激光

5、振荡特性1、连续和脉冲激光器工作的阈值条件，输出功率或能量，输出光波的波形（讨 论驰豫脉冲形成的过程），分析激光器内的模式竞争过程。2、解释模式竞争效应和横模及纵模的空间烧孔效应。3、说明兰姆凹陷的形成过程。4、激光谱线的线宽极限5、激光器的频率牵引效应第五章 激光放大特性1、常见激光放大器的种类及工作特点2、放大的自发辐射第六章 激光特性的控制与改善1、为什么对激光的特性进行控制和改善，常见的有那些方法？2、如何选择横模或纵模，分别有哪些方法3、说明稳频的原理及常见的稳频方法4、分析调Q的原理、方法及目的5、注入锁定的目的如何，是怎样实现的6、锁模的目的和手段第九章：常见激光器及其特点He-

6、Ne Nd-YAG红宝石、钛宝石、N2激光器等的发光物质，出光波长及激 励方法和特点。补充计算题：1、TEM0模式的激光光束垂直入射到完全吸收的介质平面。平面中央处有半径为 a的小孔，求该平面对入射的TEM0模的透过率，并计算出当小孔半径正好等 于该处基模光斑半径时的透射率值。（基模高斯光束基模光斑的光强分布函数2r共焦腔氦氖激光器的输出波长为 0.6328卩m L= 30cm求：基横模的远场发散角。 5m处的光斑直径。（10分） 有一平凹氦氖激光器，腔长0.5m,凹镜曲率半径为2m现用小孔光阑选出TEM0 模，试求光阑放于紧靠平面镜和紧靠凹而镜处两种情况下小孔直径各为多少?（对 于氦氖激光器

7、，当小孔光阑的直径约等于基模半径的 3. 3倍时，可选出基横模。） 氩离子激光器的中心波长是0.5145卩m谱线宽度是 v =6X 108Hz,若谐振腔的 长度为0.5米，求可能输出的纵模数及相应的频率值。（激光器的输出横模与纵模 数目） 今有一球面腔，R1= 1.5米，R2=-1米，L= 80厘米.试证明该腔为稳定腔；求 出它的等价共焦腔的参数，在图上画出等价共焦腔的具体位置。 6 作一个腔长为50cm的对称稳定腔，试确定反射镜曲率半径的取值范围。Ioo(r, 2(z)2 (z)，选基横模的条件（光阑的大小和位置）8、 已知二氧化碳激光谐振腔由曲个凹面镜构成，R仁I m , R2= 2m L= 0. 5m如何选择高斯束腰斑的大小和位置才能使它成为该谐振腔中的自再现光束？9、 静止氖原子的3S22P4谱线中心波长为632. 8nm设氖原子分别以0.1c、0.4c 和0.8c的速度向着观察者运动，问其表观中心波长分别变为多少？10、激光工作物质是钕玻璃，其荧光线览24.0nm,折射率 =1 . 50,能用短腔选单纵模吗？考试题型和分布：大致名词解