激光原理复习知识点
激光原理复习知识点

激光原理复习知识点激光原理是激光技术的核心知识之一,它是指光子在受激辐射作用下的放大过程。
下面将详细介绍激光原理的相关知识点。
1.基本概念激光是一种特殊的光,其特点是具有高度的单色性、方向性和相干性。
与常规的自然光不同,激光是一种具有相同频率和相位的光波。
2.受激辐射受激辐射是激光形成的基本原理,它是指当原子或分子受到外界能量激发后,处于激发态的原子或分子会通过辐射的方式从高能级跃迁到低能级,此时会放出光子能量,并与入射光子保持相位一致。
3.激光产生的条件为了产生激光,需要满足以下条件:-有大量的原子或分子处于激发态。
-具有一个能够增加原子或分子跃迁概率的辐射源。
-有一种方法可以让过多的激发态原子或分子跃迁到基态。
4.激光器的结构激光器通常由三个基本部分组成:激活介质、泵浦系统和光学腔。
-激活介质是产生激励能量的介质,如气体、液体或固体。
-泵浦系统是用来提供能量,并将大量原子或分子激发到激发态的装置。
-光学腔是由两个或多个高反射镜组成的光学结构,用来反射和放大光。
5.激光的放大激光的放大是通过在光学腔中来回传播,不断受到受激辐射的作用而增强光波的幅度。
通常,在光学腔中的一个镜子上镀膜,具有高反射率,而另一个镜子具有部分透射和部分反射的特性,用来逐渐放大光。
6.激光的增益介质增益介质是指能够提供光放大的介质,如气体(如CO2、氦氖)、固体(如Nd:YAG)或半导体(如激光二极管)等。
这些介质中的原子或分子通过与激励能量的相互作用,从而达到受激辐射的能量放大。
7.激光的产生方式激光可以通过多种方式产生,其中包括:-激光器:使用激光介质和泵浦系统来产生激光。
-激光二极管:使用半导体材料制成的二极管来产生激光。
-激光腔:使用自激振荡的原理来产生激光。
8.激光的应用激光具有广泛的应用领域,包括但不限于:-激光切割和焊接:激光切割和焊接用于金属加工、制造业等领域。
-激光打印:激光打印用于打印机和复印机等办公设备中。
激光原理 知识点

激光原理知识点
激光原理的知识点包括:
1.黑体和黑体辐射:黑体是一种理想化的辐射体,黑体辐射是描述黑体发出的辐射规律的理论。
2.自发辐射、受激辐射和受激吸收:这是激光产生的基本过程。
即自发辐射产生光子,受激辐射放大光子,受激吸收则吸收光子。
3.光腔理论:涉及到光腔的稳定性条件、共轴球面腔的稳定性条件、开腔模式的物理概念和行射理论分析方法、高斯光東的基本性质及特征参数等。
4.电磁场和物质的共振相互作用:描述了光和物质相互作用的经典理论。
以及谱线加宽和线型函数等概念。
5.激光振落特性:涉及到激光的特性,如相干性好、方向性好、单色性好、亮度高,这些特性可以归结为激光具有很高的光子简并度。
6.光子简并度:是描述激光光子相干性的物理量。
7.光的多普勒效应:描述了光波在运动中由于光源和观察者的相对运动而产性频率变化的现象。
8.均匀增宽与非均匀增宽:描述了光谱线增宽的两种类型,均匀增宽通常是由于原子或分子的自然热运动引起的,而非均匀增宽则通常是由于原子或分子之间的碰撞弓|起的。
9.自然增宽和多普勒堵宽:自然增宽是由于原子或分子自旋的统计分布引起的,多普勒增宽是由于原子或分子的热运动引起的。
以上只是简单的列举,实际上激光原理所涵盖的知识点还有很多,需
要系统学习和实践。
制表:审核:批准:。
激光原理考点总结

激光原理考点总结激光(Laser)是指一种由集中的电磁辐射所产生的具有高度单色性、相干性和方向性的光。
激光原理是激光器工作的基础,其中涉及到激光的产生和放大过程。
下面将从以下几个方面总结激光原理的考点。
1.电磁辐射:激光器利用电磁辐射的原理产生激光。
电磁辐射是由电场和磁场相互作用产生的波动现象,包括广义上的光波,其中可见光是电磁辐射的一种。
了解光波的特性和传播方式对理解激光原理很重要。
2.反射和吸收:激光器中的反射是激光产生和放大的关键过程。
反射镜的设置可以实现光的反复来回传播,使得光能够在增益介质中多次通过,增强光的能量。
另一方面,激光器中的吸收是影响激光输出功率和效率的因素之一、吸收是指光被介质吸收和转化为热能的过程。
3.激射和跃迁:激射是指从低能级向高能级跃迁的过程。
在激光器中,通过能量输入或外部激发,使得电子从基态跃迁到激发态。
而跃迁是指电子从一个能级到另一个能级的过程。
了解能级和电子跃迁的类型对激光器的设计和调谐至关重要。
4.反转粒子数和增益:激光器中的反转粒子数是指在激光器工作过程中,高能级粒子数目大于低能级粒子数目的情况。
这种不平衡的粒子数分布是产生和放大激光的关键。
通过提供能量,例如光或电能,可以增加反转粒子数,增强激光的输出功率。
5.波长选择和模式锁定:激光器的波长选择是指产生特定波长的激光。
波长选择可以通过选择合适的增益介质和谐振腔的设计来实现。
激光器中的模式锁定是指使光场处于稳定、精确的频率和相位关系的状态。
这对于精密测量、光谱分析和通信应用非常重要。
6.激光器结构和组成:激光器的结构和组成也是激光原理的考点。
激光器通常包括三个主要部分:激活介质(液体、固体或气体)、谐振腔(用于反射和放大光)和泵浦源(提供能量,如光波或电流)。
不同类型的激光器具有不同的结构,如气体激光器、固体激光器和半导体激光器。
综上所述,激光原理的考点包括电磁辐射、反射和吸收、激射和跃迁、反转粒子数和增益、波长选择和模式锁定以及激光器的结构和组成。
激光原理复习自整理资料

第一章 激光的特性:1.方向性好,最小发散角约等于衍射极限角2.单色性好3.亮度高4.相干性好 波尔兹曼定律:根据统计规律,大量粒子组成的系统,在热平衡条件下,原子数按能级分布服从波尔兹曼定律:kT E i i i eg -∞n 推论:假设gi=gj1.当E2-E1很小,且12-E E E =∆<< kT 时,112n =n , 2.当E2>E1时,n2<n1. 说明高能粒子数密度总是较小3.当E1为基态,E2距离很远时,即E2>E1,012n =n ,说明绝大多数粒子为基态 普朗克公式:11h 8hv 33v -=kT e c v πρ 爱因斯坦关系:自发辐射,受激辐射,受激吸收之间的关系332121hv 8cB A π= 212121g B g B = 光子简并度g :处于同一光子态的光子数。
含义:同态光子数、同一模式内的光子数、处于相干体积内的光子数、处于同一相格内的光子数自发辐射:处于高能级E2的一个原子自发的向E1跃迁,并产生一个能量为hv的光子 特点:1各粒子自发,独立的发射光子;2非相干光源光功率密度:212)()t (q A t hvn =自受及辐射:处于高能级E2的一个原子在频率为v的辐射场作用下,向E1跃迁,并产生一个能量为hv的光子特点:1只有外来光频率满足12hv E E -=;2 受激辐射所发射的光子与外来光特征完全相同,相干光源【频率,相位,偏振方向,传播方向】,光场中相同光子数量增加,光强增加,入射光被放大,即光放大过程光功率密度:v B t hvn t ρ212)()(q =激光功率密度比:v v hv ρπλρπh88c q q 333==自激 增益系数:光通过单位长度激活物质后光强增长的百分数增益饱和:在抽运速率一定的条件下,当入射光的光强很弱时,增益系数是一个常数;当入射光的光强增大到一定程度后,增益系数随光强的增大而减小。
谱线宽度:线型函数在ν0时有最大值,下降至最大值的一半,对应得宽度。
激光原理复习知识点

一 名词解释1. 损耗系数及振荡条件:0)(m ≥-=ααS o I g I ,即α≥o g 。
α为包括放大器损耗和谐振腔损耗在内的平均损耗系数。
2. 线型函数:引入谱线的线型函数p v p v v )(),(g 0~=,线型函数的单位是S ,括号中的0v 表示线型函数的中心频率,且有⎰+∞∞-=1),(g 0~v v ,并在0v 加减2v ∆时下降至最大值的一半。
按上式定义的v∆称为谱线宽度。
3. 多普勒加宽:多普勒加宽是由于做热运动的发光原子所发出的辐射的多普勒频移所引起的加宽。
4. 纵模竞争效应:在均匀加宽激光器中,几个满足阈值条件的纵模在震荡过程中互相竞争,结果总是靠近中心频率0v 的一个纵模得胜,形成稳定振荡,其他纵模都被抑制而熄灭的现象。
5. 谐振腔的Q 值:无论是LC 振荡回路,还是光频谐振腔,都采用品质因数Q 值来标识腔的特性。
定义p v P w Q ξπξ2==。
ξ为储存在腔内的总能量,p 为单位时间内损耗的总能量。
v 为腔内电磁场的振荡频率。
6. 兰姆凹陷:单模输出功率P 与单模频率q v 的关系曲线,在单模频率等于0的时候有一凹陷,称作兰姆凹陷。
7. 锁模:一般非均匀加宽激光器如果不采取特殊的选模措施,总是得到多纵模输出,并且由于空间烧孔效应,均匀加宽激光器的输出也往往具有多个纵模,但如果使各个振荡的纵模模式的频率间隔保持一定,并具有确定的相位关系,则激光器输出的是一列时间间隔一定的超短脉冲。
这种使激光器获得更窄得脉冲技术称为锁模。
8. 光波模:在自由空间具有任意波矢K 的单色平面波都可以存在,但在一个有边界条件限制的空间V内,只能存在一系列独立的具有特定波矢k 的平面单色驻波;这种能够存在腔内的驻波成为光波模。
9. 注入锁定:用一束弱的性能优良的激光注入一自由运转的激光器中,控制一个强激光器输出光束的光谱特性及空间特性的锁定现象。
(分为连续激光器的注入锁定和脉冲激光器的注入锁定)。
激光原理期末知识点总复习材料

激光原理期末知识点总复习材料激光原理是物理学和光学学科中的重要内容,它是现代科技发展的基础之一、下面是激光原理期末知识点的总复习材料。
1.激光的定义和概念:激光是指具有相干特性、能量集中、波长单一且紧凑的光束。
其与常规光的最大区别在于具有相干性和能量集中性。
2.激光的产生过程:激光的产生过程主要包括受激辐射和自发辐射。
受激辐射是指在外界光或电磁辐射的刺激下,原子或分子由基态跃迁到激发态并通过受激辐射返回基态时所发射的光。
自发辐射是指原子或分子自发地从激发态返回基态所发射的光。
3.光激发和电子激发的激光:根据产生激发所用的不同方法,激光可以分为光激发和电子激发的激光。
光激发的激光是通过外界光的能量传递使原子或分子激发并产生激光。
电子激发的激光是通过外界电子束或放电使原子或分子激发并产生激光。
4.激光功率和激光能量:激光功率是指单位时间内激光辐射出的能量,单位为瓦特(W);激光能量是指激光脉冲的总能量,单位为焦耳(J)。
5.激光的特性:激光具有相干性、方向性、单色性和高亮度等特性。
相干性是指激光的波长相近的光波的相位关系保持稳定,能够构成干涉图样。
方向性是指激光具有狭窄的发射角度,能够通过透镜等光学元件进行聚焦。
单色性是指激光具有非常狭窄的波长,具有很高的色纯度。
高亮度是指激光能够将能量集中在很小的空间范围内,能够产生很高的光功率密度。
6.激光器的结构和工作原理:激光器主要由激光介质、泵浦能源、光腔和输出镜组成。
激光介质是产生激光的核心部件,泵浦能源是提供激发条件的能源,光腔是激发介质形成激光放大的空间环境,输出镜是选择性反射激光光束的光学元件。
7.常见的激光器种类和应用:常见的激光器种类包括氦氖激光器、二氧化碳激光器、半导体激光器和固体激光器等。
激光器的应用非常广泛,包括科学研究、医学治疗、通信、激光加工和激光雷达等。
8.激光安全:激光具有较强的穿透力和燃烧能力,因此在使用激光器时需要注意安全。
激光安全主要包括对激光光束的防止散焦、眼睛和皮肤的防护、激光辐射的监测和控制等。
激光知识点总结

激光知识点总结一、激光的工作原理激光是由激光管或半导体激光器等激光器件产生的一种特殊的光,其产生过程涉及到激发、放大和辐射三个过程。
激发过程是激光器内部能级的粒子被外部能量激发,处于高能级,即被激发态。
放大过程是被激发态的粒子受到反射膜的作用,在激光谐振腔内不断来回运动,使得光子通过受激辐射不断放大,形成激光能量。
辐射过程是形成激光光束的过程,激光能量通过谐振腔的光学放大产生足够的光强,经过半透过膜射出。
二、激光的分类根据激光器产生的机理、工作波长和应用领域不同,激光可以分为不同的类型。
常见的激光器包括气体激光器、固体激光器、半导体激光器等。
气体激光器主要包括CO2激光器、氩离子激光器等,工作波长主要在10.6微米和0.5微米左右。
固体激光器主要包括Nd:YAG激光器、Nd:YVO4激光器等,工作波长主要在1微米左右。
半导体激光器主要包括GaAs激光器、InGaN激光器等,工作波长主要在可见光和红外光区域。
三、激光的应用激光在各个领域都有着广泛的应用,包括医学、通信、材料加工等。
在医学领域,激光可以用于手术、治疗、检测等,例如激光近视手术、激光溶脂手术等。
在通信领域,激光可以用于光纤通信、激光雷达等,实现了信息的高速传输和大容量存储。
在材料加工领域,激光可以用于切割、焊接、打标等,高精度、高效率、非接触等优点,深受制造业的青睐。
四、激光的安全问题激光的应用虽然带来了很多便利,但同时也伴随着一些安全问题。
激光具有高能量密度、强聚焦性和直线传播性,如果被不当使用,可能会导致眼睛、皮肤等组织的损伤。
因此,在激光使用过程中,需要采取一系列的安全措施,包括佩戴防护眼镜、设置相应的警示标识、限制激光输出功率等,确保激光的安全使用。
总之,激光作为一种重要的光学技术,在科研和工程实践中有着广泛的应用,具有很高的经济和社会效益。
通过深入理解其工作原理、分类和应用等,可以更好地把握激光的特点和优势,更好地应用于实际工作中。
激光原理知识点总结

激光原理知识点总结激光的产生原理激光是一种与常规光具有本质不同的光。
它是通过一种叫做“受激辐射”的过程产生的,这是量子力学的一种结果。
激光的产生原理主要涉及三个主要过程:光的激发、光的放大和光的辐射。
首先是光的激发。
激光的产生需要通过能量输入来激发原子或分子的能级。
当外界能量激发物质的能级时,原子或分子的电子会从低能级跃迁到高能级,形成“受激辐射”所需的激发态。
然后是光的放大。
在受激辐射的过程中,当一个光子与处于激发态的原子或分子碰撞时,它会与其相互作用,导致后者释放出另一个同频率、同相位和同偏振的光子,并回到低能级。
这个新的光子与已有的光子具有相同的频率、相位和偏振,因此它们会在相互作用的同时相互放大,形成一支激光光束。
最后是光的辐射。
当受激辐射的过程一直不断地发生时,光子会在光学共振腔中来回反射,产生一支具有高度相干性、高亮度和高直线度的激光光束。
这种光具有很强的聚焦能力和穿透能力,因此在很多领域有着广泛的应用价值。
激光的特点激光具有以下几个主要特点:1.高度相干性。
激光光束的波长一致、频率一致、相位一致,因此具有很高的相干性。
这使得激光在干涉、衍射和频谱分析等方面具有很大的优势。
2.高亮度。
激光的辐射强度非常集中,因此具有很高的亮度。
这使得激光可用于制备高清晰度的成像系统和高精度的测量装置。
3.高直线度。
激光的传播路径非常直线,几乎不具有散射,因此具有很高的直线度。
这使得激光在通信、激光雷达和光刻等领域有着广泛的应用。
激光器件的工作原理和应用激光器件是产生激光光束的重要设备,其工作原理一般基于受激辐射过程。
目前常用的激光器件主要包括气体激光器、固体激光器、半导体激光器和光纤激光器。
气体激光器是将气体放电或者由光泵浦的气体装置转变成激光的光源。
其中最著名的就是氦氖激光器。
使用稳态直流电源或者交变电源将氦气充入放电管,并保持一定的氦气气压。
然后用电子束或者泵浦光源来使得氦原子激发至高能级,然后在碰撞的作用下通过受激辐射作用形成激光光束。
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一 名词解释1. 损耗系数及振荡条件:0)(m ≥-=ααS o I g I ,即α≥o g 。
α为包括放大器损耗和谐振腔损耗在内的平均损耗系数。
2. 线型函数:引入谱线的线型函数p v p v v )(),(g 0~=,线型函数的单位是S ,括号中的0v 表示线型函数的中心频率,且有⎰+∞∞-=1),(g 0~v v ,并在0v 加减2v ∆时下降至最大值的一半。
按上式定义的v∆称为谱线宽度。
3. 多普勒加宽:多普勒加宽是由于做热运动的发光原子所发出的辐射的多普勒频移所引起的加宽。
4. 纵模竞争效应:在均匀加宽激光器中,几个满足阈值条件的纵模在震荡过程中互相竞争,结果总是靠近中心频率0v 的一个纵模得胜,形成稳定振荡,其他纵模都被抑制而熄灭的现象。
5. 谐振腔的Q 值:无论是LC 振荡回路,还是光频谐振腔,都采用品质因数Q 值来标识腔的特性。
定义p v P w Q ξπξ2==。
ξ为储存在腔内的总能量,p 为单位时间内损耗的总能量。
v 为腔内电磁场的振荡频率。
6. 兰姆凹陷:单模输出功率P 与单模频率q v 的关系曲线,在单模频率等于0的时候有一凹陷,称作兰姆凹陷。
7. 锁模:一般非均匀加宽激光器如果不采取特殊的选模措施,总是得到多纵模输出,并且由于空间烧孔效应,均匀加宽激光器的输出也往往具有多个纵模,但如果使各个振荡的纵模模式的频率间隔保持一定,并具有确定的相位关系,则激光器输出的是一列时间间隔一定的超短脉冲。
这种使激光器获得更窄得脉冲技术称为锁模。
8. 光波模:在自由空间具有任意波矢K 的单色平面波都可以存在,但在一个有边界条件限制的空间V内,只能存在一系列独立的具有特定波矢k 的平面单色驻波;这种能够存在腔内的驻波成为光波模。
9. 注入锁定:用一束弱的性能优良的激光注入一自由运转的激光器中,控制一个强激光器输出光束的光谱特性及空间特性的锁定现象。
(分为连续激光器的注入锁定和脉冲激光器的注入锁定)。
10. 谱线加宽:实际中的谱线加宽由于各种情况的影响,自发辐射并不是单色的,而是分布在中心频率/)(12E E -附近一个很小的频率范围内。
这就叫谱线加宽。
11. 频率牵引:在有源腔中,由于增益物质的色散,使纵模频率比无源腔纵模频率更靠近中心频率,这种现象叫频率牵引。
12. 自发辐射:处于高能级E2的一个原子自发的向E1跃迁,并产生一个能量为hv的光子13. 受及辐射:处于高能级E2的一个原子在频率为v的辐射场作用下,向E1跃迁,并产生一个能量为hv的光子14. 激光器的组成部分:谐振器,工作物质,泵浦源15. 腔的模式:将光学谐振腔内肯能存在的电磁场的本征态称为‘’。
16. 光子简并度:处于同一光子态的光子数。
含义:同态光子数、同一模式内的光子数、处于相干体积内的光子数、处于同一相格内的光子数17. 激光的特性:1.方向性好,最小发散角约等于衍射极限角2.单色性好3.亮度高4.相干性好18. 粒子数反转:在外界激励下,物质处于非平衡状态,使得n2>n119. 增益系数:光通过单位长度激活物质后光强增长的百分数20. 增益饱和:在抽运速率一定的条件下,当入射光的光强很弱时,增益系数是一个常数;当入射光的光强增大到一定程度后,增益系数随光强的增大而减小。
21. Q 值:是评定激光器中光学谐振腔质量好坏的指标——品质因数。
22. 纵模:在腔的横截面内场分布是均匀的,而沿腔的轴线方向即纵向形成驻波,驻波的波节数由q 决定将这种由整数q 所表征的腔内纵向场分布称为纵模23. 横模:腔内垂直于光轴的横截面内的场分布称为横模24. 菲涅尔数:N,即从一个镜面中心看到另一个镜面上可划分的菲涅尔半波带的数目。
表征损耗的大小。
衍射损耗与N 成反比。
25.自在现模:把开腔镜面上经一次往返能再现的稳态场分布称为自在现模或横模。
26.损耗系数:光通过单位距离后光强衰减的百分数27.自激振荡:不管初始光强多微弱,只要放大器足够长,就总能形成确定大小的光强Im,满足振荡条件。
28.多普勒效应:设一发光原子(光源)的中心频率为ν0,当原子相对于接收器以速度v z运动时,接收器测得的光波频率变为(略);29.多普勒加宽:由于作热运动的发光原子(分子)所发出的辐射的多普勒频移引起的加宽30.谱线加宽:由于各种因素的影响,自发辐射并不是单色的,而是分布在中心频率附近一个很小的频率范围内。
31.谱线宽度:线型函数在ν0时有最大值,下降至最大值的一半,对应得宽度。
32.线性函数:归归一化的自发辐射光功率,描述单色辐射功率随频率变化的规律,定义为分布在某一频率附近单位频率间隔内的自发辐射功率与整个频率范围内的自发辐射总功率之比。
用于表示谱线的形状。
33.均匀加宽:引起加宽的物理因素对每个原子都是等同的,包括自然加宽、碰撞加宽及晶格振动加宽每个发光原子都以整个线型发射,不能把线型函数上的某一特定频率和某些特定原子联系起来,每一发光原子对光谱线内任一频率都有贡献。
34.非均匀加宽:原子体系中每个原子只对谱线内与它的表现中心频率相应的部分有贡献,因而可以区分谱线上的某一频率范围是由哪一部分原子发射的,包括气体工作物质中的多普勒加宽和固体工作物质中的晶格缺陷加宽。
35.激光器振荡阈值:工作物质自发辐射在光腔内因不断获得受激放大形成振荡所需要的门限条件,可用反转粒子数密度,阈值增益系数,阈值泵浦功率来表示。
36.ASE:不满足阈值条件,但处于集居数反转的工作物质对自发辐射光具有放大作用。
37.增益的空间烧孔效应:在驻波腔激光器中,腔内形成一个驻波场,波腹处增益最小,而波节处增益最大,沿光腔方向增益系数的这种非均匀分布称为空间烧孔效应38.自选模:设三个纵模v1,v2,v3同时起振,随着振荡的持续光强I1,I2,I3逐渐增大,当光强足够大,(可与Is比拟时)由于增益饱和,导致增益曲线在各频率处整体下降,结果各纵模由于增益系数小于阈值增益系数,先后熄灭,最后仅剩下最接近中心频率vo的一个纵模维持自激振荡,这一现象称。
39.模式的空间竞争:由于空间烧孔效应的存在,不同的纵模可利用空间内不同的粒子反转数获得增益,从而实现多纵模振荡。
称为。
40.单模激光器的线宽极限:输出激光是一个略有衰减的有限长波列,具有一定的谱线宽度。
由自发辐射产生的无法排除谱线宽度称为极限线宽。
实际激光器中由于各种不稳定因素,纵模频率本身的漂移远远大于极限线宽41.总量子效率:发射荧光的光子数/工作物质从光泵吸收的光子数。
物理意义:抽运到E3的例子,一部分无辐射跃迁到E2,另一部分通过其他途径返回基态。
到达E2的粒子,一部分自发辐射跃迁至E1发射荧光,一部分无辐射跃迁至E1。
42.弛豫时间:某种状态的建立或消亡过程。
②纵向弛豫时间T1:反转粒子数的增长与衰减所需时间。
③横向弛豫时间T2:宏观感应电极化的产生和消亡不是瞬时的。
极化强度P(z, t)较E(z, t)落后的时间T2即是横向弛豫时间。
43.驰豫振荡:固体脉冲激光器所输出的并不是平滑的光脉冲,而是一群宽度只有微秒量级的短脉冲序列,即所谓‘尖峰”序列。
激励越强,则短脉冲之间的时间间隔越小。
称作。
44.反兰姆凹陷:在饱和吸收稳频中,把吸收管放在谐振腔内,并且腔内有一频率为ν1的模式振荡,若ν1≠ν0,购正向传播的行波及反向传播的行坡分别在吸收曲线的形成两个烧孔。
若ν1=ν0,刚正反向传播的行波共同在吸收曲线的中心频率处烧一个孔。
若作出光强一定时吸收系数和振荡频率的关系曲线,则曲线出现凹陷,激光器输出功率出现一个尖锐的尖峰。
二简答题1.谱线加宽的类型?什么是均匀加宽,非均匀加宽?他们各自的特点是什么?类型:均匀加宽(自然加宽,碰撞加宽,晶格振动加宽),非均匀加宽(多普勒加宽,晶格缺陷加宽),综合加宽。
均匀加宽及特点:引起加宽的物理因素对每个原子都是相同的。
特点:每个发光原子都以整个线型发射,不能把线型函数上某一特定原子联系起来。
每个发光原子对光谱线内任一频率都有贡献。
非均匀加宽特点:原子体系中每一个原子只对谱线内与他的表观中心频率相应的部分有贡献,因而可以区分谱线中的某一频率范围是哪一部分原子发射的。
2. 什么是激光工作物质的纵模和横模烧孔效应?他们对激光器工作模式的影响。
在非均匀加宽工作物质中,频率为v 1的强光只在v 1附近宽度约为I I v sv H 11+∆的范围内引起反转集聚数饱和,对表观中心频率处在烧孔范围外的反转集聚数没有影响。
若有一频率V 的弱光同时入射,如果频率V 处在强光造成的烧孔范围之内,则由于集聚数反转的减少,弱光增益系数将小于小信号增益系数。
如果频率V 在烧孔范围之外,则弱光增益系数不受强光的影响,、而仍等于小信号增益系数。
所以在增益系数-频率曲线上,频率为v 1处产生一个凹陷。
此现象称为增益曲线的烧孔效应。
烧孔效应一般使激光器工作于多纵模和多横模的情况,不利于提高光的相干性但有利于增加光的能量或功率。
3. 锁模的目的和意义及其方法。
目的是为了得到更窄的脉冲。
方法:主动锁模(振幅调制锁模和相位调制锁模),被动锁模。
4. 简述速率方程所说明的问题及应用情况。
速率方程表征激光器腔内光子数和工作物质各有关能级上的原子数随时间变化的微分方程组。
它只能给出激光的强度特性,而不能揭示出色散(频率牵引)效应,也不能给出与激光场的量子起伏有关的特性。
对于烧孔效应、兰姆凹陷、多模竞争等,则只能给出粗略的近似描述。
5. 简述稳定球面腔中横模形成的过程及分布特点。
设想一均匀平面波垂直入射到传输线的第一个孔阑上,第一个孔面波的强度分布应该是均匀的。
由于衍射,再穿过该孔后波前将发生变化,并且波束将产生若干旁瓣,也就是说,已不再是均匀平面波了。
当它达到第二孔时,其边缘部分将比中心部分小。
而且第二个孔面将不再是等相位面了。
通过第二个孔时,波束又将发生衍射然后经过第三个孔……每经过一个孔波的振幅和相位将发生一次改变,通过若干个孔后,波的振幅和相位分布被改变成这样的形状,以至于他们不再受衍射的影响。
当通过足够多的孔阑时,镜面上的场的振幅和相位分布将不再发生变化,即形成横模。
镜面中心附近的场振幅和相位分布可以用厄米特-高斯函数描述。
横模在镜面上振幅分布的特点取决于厄米特多项式和高斯分布函数的乘积。
厄米特多项式的零点决定场的节线,厄米特多项式的正负交替变化与高斯函数随X,Y 的增大而单调下降的特性决定场分布的外形轮廓。
由于m 阶厄米特多项式有m 个零点,因此TEMmn 横模在X 方向有m 条节线,沿y 方向有n 条节线。
6. 简述Q 调制技术原理。
为了得到更高的峰值功率和窄的单个脉冲,采用Q 调制技术。
它是通过某种方法是谐振腔的损耗因子δ按照规定的程序变化,在泵浦激励刚开始的时候,使光腔具有高损耗因子δH ,激光器由于阈值高而不能产生激光振荡,于是亚稳态上的粒子数便可以积累到较高的水平。