激光技术与应用复习知识点
激光原理与技术复习
激光原理与技术复习激光（Laser）是一种产生具有高度相干性、单色性和直线传播特性的电磁辐射的装置或系统。
激光原理与技术是激光的产生、放大、调谐、传输及应用的基本原理和方法。
下面将从激光原理、激光器的结构与工作原理、激光放大原理，激光调谐原理和激光应用等方面进行复习。
激光原理：激光的基本原理是利用物质的电子、原子或分子之间的能级跃迁和光的受激辐射相互作用产生的。
激光的产生需要具备以下几个条件：工作物质具有能级跃迁，在激发态和基态之间存在一个稳定的维持装置；能比较容易地将激发态的粒子数目大于基态的粒子数目；能量输入到工作物质中来维持激光产生。
激光器的结构与工作原理：激光器的基本结构由光学腔、泵浦源和工作物质组成。
激光的产生主要经历电子和能级跃迁两个过程：激发过程和放射过程。
其中激发过程是将静态基态的电子通过吸收光共振激发到激发态；放射过程主要有自发辐射和受激辐射两种形式。
当工作物质中的激发态电子由自发辐射退激到基态时，会产生光子并放出能量。
而当一光子经过一个被激激发的原子时，能够促使该原子发射一个与之方向、频率、相位完全一致的光子，这就是受激辐射原理。
激光放大原理：激光放大的原理是利用激光受激辐射的特性，将出射光子传递到另一个有重复态的原子，使其放出同样频率、振幅和相位的光子，实现放大。
激光放大主要经过两个过程：吸收过程和放射过程。
吸收过程中，光子与工作物质中的原子相互作用，光子的能量被传递到原子中，激发原子中的电子到激发态。
放射过程中，激发态的原子由于自发辐射或受外界光的作用而跃迁到基态，释放出能量并放出同样频率、振幅和相位的光子。
激光调谐原理：激光调谐的原理是通过改变激光器的谐振光路，使激光器输出的光波长可调。
常见的调谐方法有机械调谐法、电光调谐法、热调谐法和电流调谐法。
机械调谐法通过改变激光器腔体的长度或曲率，改变光的传播路径来实现光波长的调谐。
电光调谐法通过在激光介质中施加电场调节介质的折射率来实现光波长的调谐。
图文并茂知识点总结
图文并茂知识点总结激光技术是一种应用广泛的现代科技，它利用激光器产生的强烈光束进行各种物理、化学、生物和工程领域的研究和应用。
激光技术具有高亮度、单色性、高调制速度、高光束质量等优点，被广泛应用于医疗、通信、材料加工、测量、激光雷达等领域。
本文将对激光技术的原理、分类、应用领域等方面进行详细介绍。
激光技术的原理激光技术是利用能级布居反转原理产生的一种特殊光，它的产生基础是三个元素：增强腔、增益介质和能量泵浦。
激光器内有一个能量增益的介质，当外加能量使介质原子的电子跃迁至高能态时，使其处于非平衡态，利用受激辐射使一部分引起自发辐射，这些辐射在同样频率、同样相位和同样方向上增强产生激光。
激光器内的原子和离子都被激发到高能级，这样的反转能级布居被称为“布居反转”。
激光技术的分类激光技术根据其发射波长、激发方式和应用领域的不同，可以分为不同的类型。
按照波长分，可以分为紫外激光、可见光激光和红外激光；按照激发方式分，可以分为气体激光、液体激光、固体激光和半导体激光；按照应用领域分，可以分为工业激光、医疗激光、通讯激光和科研激光。
每种类型的激光技术都有其独特的特点和应用范围。
激光技术的应用领域激光技术广泛应用于医疗领域、工业领域、通信领域和科研领域。
在医疗领域，激光技术可以用于眼科手术、皮肤治疗和肿瘤治疗；在工业领域，激光技术可以用于材料切割、焊接和雕刻；在通信领域，激光技术可以用于光纤通信和激光雷达；在科研领域，激光技术可以用于原子分子物理、光学和激光化学等研究。
激光技术的应用领域不断扩大，为人类社会的进步和发展做出了重要贡献。
激光技术的发展趋势随着科技的不断发展，激光技术也在不断创新和进步。
未来，激光技术将会在医疗、生物、材料等领域发挥更大的作用。
例如，在医疗领域，激光手术技术将会更加精确和可靠；在生物领域，激光成像技术将会更加高效和高清晰度；在材料领域，激光制造技术将会更加灵活和可持续。
同时，激光技术的成本也将会更加低廉，使其更加广泛地应用于各个领域，并且会和其他相关技术相结合，从而产生更多创新的应用和产品。
激光原理及应用期末复习
激光原理及应用期末复习激光是指具有高度一致性、单色性和高亮度的光。
它是由一束能量密度非常高的光束组成的，并且这些光束在空间和时间上非常集中。
激光的产生是基于激光器的原理，激光器是一种将能量转换为激光的装置。
激光的应用非常广泛，涵盖了医学、通信、材料加工、科学研究等多个领域。
激光的产生是基于激光器的原理。
激光器是由工作物质、泵浦源和谐振腔三部分构成的。
工作物质是激发激光产生的基础，它可以是气体、固体或液体。
当工作物质受到泵浦源的能量输入时，其能级结构会发生变化，激发了一部分电子从低能级跃迁到高能级。
当这些电子从高能级跃迁回到低能级时，它们会释放出能量，这部分能量就是激光。
谐振腔是激光产生的输出通道。
它由两个镜子构成，一个是半透射镜，另一个是高反射镜。
当激光通过半透射镜时，一部分激光能量会透过镜面，形成输出光束。
另一部分激光能量会被高反射镜反射回腔体内，继续被工作物质激发放出。
通过不断的激发和放出，激光会在腔体内不断倍增，最终形成较强的激光输出。
激光具有高度一致性和单色性。
一致性是指激光的波长、频率和相位都非常稳定，不同激光器产生的激光具有相同的水平。
单色性是指激光只有一个非常狭窄的频带，不同于其他光源产生的光谱带宽很宽的现象。
这些特点使得激光能够在大范围内传播，并且可以通过光谱分析得到非常准确的结果。
激光的应用非常广泛。
在医学领域，激光被用于手术切割、激光腔镜手术、激光治疗和激光诊断等方面。
激光切割手术可以精确控制切割深度和切割位置，减少对周围组织的破坏。
激光腔镜手术可以取代传统的开腔手术，减少手术创伤和恢复时间。
激光治疗可以用来治疗肿瘤、减轻疼痛和促进伤口愈合。
激光诊断可以用于眼科、皮肤科、口腔科等各个领域。
在通信领域，激光被用于光纤通信。
激光可以通过光纤传输，具有很高的传输速率和大容量。
激光的一致性和单色性保证了信号传输的稳定性和可靠性。
激光还被用于激光雷达、光通讯、光存储等领域。
在材料加工领域，激光被用于切割、焊接、打孔和表面处理等方面。
激光技术与应用复习知识点
激光技术与应⽤复习知识点1、激光的定义激光是由受激发射的光放⼤产⽣的辐射。
2、激光的基本特性单⾊性，⽅向性，相⼲性，⾼亮度。
3、空间相⼲性与时间相⼲性波在空间不同区域可能具有不固定的相位差，只有在⼀定空间范围内的光波才有相对固定的位相差，使得只有⼀定空间内的光波才是相⼲的。
这种特性叫做波的空间相⼲性。
与波传播时间差有关的，由不确定的位相差导致的，只有传播时间差在⼀定范围内的波才具有相对固定的位相差从⽽相⼲的特性叫波的时间相⼲性。
4、光⼦简并度光⼦属于波⾊⼦，⼤量光⼦集合遵从波⾊-爱因斯坦统计规律，处于同态的光⼦数不受限制。
虽然处于同⼀光⼦态的光⼦数并⾮严格的不随时间的变化，但其平均光⼦数是可以确定的。
这种处于同⼀光⼦态的平均光⼦数成为光⼦简并度。
5、激光器的基本组成及其应⽤激光器⼀般包括三个部分。
激光器的基本结构由⼯作物质、泵浦源和光学谐振腔三部分组成。
激光技术是涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的⼀门综合技术，传统上看，它的研究范围⼀般可分为：激光焊接，激光切割，激光治疗，激光打标，激光打孔，激光热处理，激光快速成型，激光涂敷等。
6、⾃发辐射处于激发态的原⼦中，电⼦在激发态能级上只能停留⼀段很短的时间，就⾃发地跃迁到较低能级中去，同时辐射出⼀个光⼦，这种辐射叫做⾃发辐射。
7、受激辐射在组成物质的原⼦中，有不同数量的粒⼦（电⼦）分布在不同的能级上，在⾼能级上的粒⼦受到某种光⼦的激发，会从⾼能级跳到（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，⽽且在某种状态下，能出现⼀个弱光激发出⼀个强光的现象。
8、受激吸收处于低能级的原⼦(l E )，受到外来光⼦的激励下，在满⾜能量恰好等于低、⾼两能级之差(E ?)时，该原⼦就吸收这部分能量，跃迁到⾼能级(h E )，即h l E E E ?=-。
受激吸收与受激辐射是互逆的过程。
9、激光产⽣的必要条件受激幅射是产⽣激光的⾸要条件，也是必要条件。
《激光的特性及应用》 知识清单
《激光的特性及应用》知识清单一、激光的特性1、方向性好激光具有极高的方向性，其光线几乎可以沿着一条直线传播。
这意味着激光能够在长距离传输过程中保持较小的发散角，从而实现精确的能量传输和聚焦。
例如，在激光测距和激光通信中，方向性好的特点使得测量和传输的精度大大提高。
2、单色性好激光的单色性非常出色，即其光波的波长范围非常狭窄。
这使得激光具有特定的颜色和频率，并且能量集中在一个很窄的频段内。
在光谱分析、医学诊断和激光干涉测量等领域，单色性好的特性发挥着重要作用。
3、相干性强激光具有很强的相干性，这意味着光波在时间和空间上的相位关系是高度一致的。
相干性使得激光能够产生稳定的干涉和衍射现象，广泛应用于激光全息技术、精密测量和光学存储等方面。
4、亮度高激光的亮度极高，其能量在空间上高度集中。
相比普通光源，激光能够在极小的面积上产生巨大的功率密度。
这一特性使得激光在工业加工（如激光切割、焊接和打孔）、医疗手术（如激光近视治疗和肿瘤切除）等领域具有独特的优势。
二、激光的应用1、工业领域（1）激光切割利用激光的高能量密度和方向性好的特点，能够精确地切割各种材料，包括金属、塑料、木材等。
激光切割具有切口光滑、精度高、速度快等优点，广泛应用于汽车制造、电子设备生产等行业。
（2）激光焊接在焊接过程中，激光能够将材料快速加热至熔点并使其融合，形成牢固的焊缝。
激光焊接具有焊缝窄、热影响区小、焊接强度高等优点，常用于汽车零部件、航空航天器件等的焊接。
（3）激光打孔通过聚焦激光束，可以在各种材料上打出微小而精确的孔。
激光打孔在电子元件制造、钟表制造、医疗器械等领域有广泛应用。
（4）激光打标在产品表面利用激光进行标记，具有永久性、高精度、高速度等特点。
常用于电子产品、珠宝首饰、包装等行业的标识和防伪。
2、医疗领域（1）激光近视治疗通过改变角膜的形状来矫正近视，其原理是利用准分子激光精确地切削角膜组织，从而改变角膜的曲率，达到矫正视力的目的。
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。
激光复习总结要点
激光复习总结要点(总21页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--复习提纲2011年10月第一章 激光产生的基本原理一. 相干性的光子描述（概念、概念~~~）1. 光波的模式和光子态的概念、统一性：模式的概念、光子态的概念、基本推导过程。
（注意看pps 文件。
）2. 光子的相干性如何描述（相干时间、相干长度、相干体积、时间相干性、空间相干性、光子的简并度）。
3. 一种光波模式和一种光子态在相空间中均占据一个相格3h 。
二者是等价的4. 光子简并度越大，则相干光强越大。
二. 光的受激辐射基本概念 1. 热辐射、黑体辐射、近似黑体的定义；黑体辐射的Plank 公式；2. 光与物质相互作用的三种主要的过程是什么各自的特点是什么几个系数之间的关系是什么？3. 掌握每一种数学表示方法！!!!!三. 光的受激辐射放大与振荡（重点复习）1. 如何理解小信号系统、大信号系统、增益饱和、光强放大的过程、增益系数、增益曲线、粒子数反转和阈值条件的推导？理解光在工作物质中的增益系数的定义和表达式。
2.3.处于粒子数反转状态的物质——激活介质、激光介质或增益介质； 增益系数：表示光通过单位长度激活介质后光强增长的百分数；0ln 1I I L G 当(n 2-n 1)不随着z 的变化而变化，而且I 0很小，G 0可以认为是常数，这种情况称为小信号增益。
（增益曲线）当(n 2-n 1)随着z 的变化而变化，称为大信号增益，用G 00表示；增益饱和现象激光上能级粒子数n 2减小到小信号时的1/2时候对应的光强 I 就是饱和光强I S ；SI I G I G +=1)(0如果在增益介质中光强始终满足条件I<<I S ， 则增益系数0)(G I G =为常数且不随Z 而变化，这就是小信号的情况；如果在增益介质中光强不能满足条件I<<I S ，则增益)(I G 随着z 的增加而减小，这就是大信号的情况；在光放大同时，总存在着光的损耗，损耗系数定义为：)(1)(z I dz z dI ⋅-=α 阈值条件为：210ln 21)(r r L z G total -=≥αα4. 激光的产生具备的两个条件是什么？粒子数反转；增益大于损耗当能量为h 21=E 2-E 1的光子通过增益介质时，引起的受激辐射将超过受激吸收，使得输出的光能量大于入射的光能量，增益介质对光进行了放大，这就是激光放大器的基本原理，这样的增益介质即为——光放大器5. 理解粒子数反转过程、光放大过程、增益饱和过程、激光振荡过程（激光器）和微波激射器的区别；当激光放大器的长度足够大时，它可能成为一个自激振荡器6. 完整叙述叙述从粒子数反转到阈值条件到最后形成激光振荡的整个过程。
激光知识点归纳总结
激光知识点归纳总结一、激光的基本概念1. 激光的定义：激光是指一种纯准直性极好的光线，其光子是高度同步的单色光子。
2. 激光的产生：激光是由受激发射产生的，利用三能级或四能级的原子，分子或离子系统，通过外加能量使体系转移到激发态，再利用其辐射产生激光光子。
3. 激光的特性：激光具有单色性、准直性、明暗对比度高、相干性强等特点。
4. 激光的种类：激光可以分为气体激光器、固体激光器、液体激光器和半导体激光器等。
二、激光的基本原理1. 激光的受激辐射：当原子、分子或离子处于激发态时，通过外界刺激的辐射能引起它们从激发态向稳态跃迁，再发出与外界激发辐射相同特性的电磁波，即受激辐射。
2. 激光的稳态条件：产生激光需要满足稳态条件，即发射和吸收的粒子数要平衡，从而实现能量的持续放大和稳定输出。
3. 激光的放大作用：在激光器内，通过激发态原子、分子或离子吸收外界光子能量，使它们跃迁到更高激发态，从而放大光子，产生激光。
4. 激光的光学谐振腔：激光器内部常常设置光学谐振腔，用来反射和增强激光，从而实现激光的输出。
三、激光的应用领域1. 激光测距与测速：激光雷达通过测量反射光的飞行时间来实现测距，同时通过多普勒效应测速。
2. 激光材料加工：激光可用于金属切割、焊接、打孔等材料加工过程。
3. 激光医学应用：激光可用于眼科手术、皮肤治疗、激光治疗仪等医疗设备。
4. 激光通讯：激光可以传输更大带宽、更高速率的信息，用于通讯领域。
5. 激光导航：激光雷达可用于无人飞行器、自动驾驶汽车等导航系统。
6. 激光防御：激光武器可用于导弹防御、激光束武器等领域。
四、激光器的分类1. 气体激光器：以气体为工作物质的激光器，常见的包括二氧化碳激光器、氦氖激光器等。
2. 固体激光器：以固体为工作物质的激光器，常见的包括Nd:YAG激光器、激光二极管等。
3. 半导体激光器：以半导体为工作物质的激光器，可用于激光打印机、光纤通信等领域。
4. 液体激光器：以液体为工作物质的激光器，常见的包括染料激光器等。
《激光应用技术基础》考试知识点.
《激光应用技术基础》考试知识点
《激光应用技术基础》是“光学工程”、“测试与计量技术”及相近专业本科
生专业课，它综合了《工程光学》、《光电技术》、《激光原理与技术》等课程的内容，具有知识面宽、有一定深度等特点。
为了帮助考研学生抓住重点又不忽略基
础知识，本大纲列出了应掌握的知识点，在这些知识点之下，又分为基础知识和
重点难点两部分。
一．应掌握的知识点：
1.激光的特性
2.激光辐射原理
3.激光器的类型
4.激光在军事技术中的应用:测距、制导和光电对抗的技术原理和国内外的技术
现状
5.生物体的光学特性和激光对生物体的作用机理
6.激光核聚变原理和国内技术现状
7.激光通信中的激光光源
二．基础知识：
1.激光器的分类和典型器件
2.激光的四大特性
3.激光辐射原理：三种跃迁过程、三能级和四能级的结构模型、粒子数反转
4.半导体激光器：同质结、异质结和量子阱半导体激光器的结构特点和优缺
点
5.激光光束特性，LD光束特性
6.自聚焦光纤的聚焦原理和传像光束分辨率、占空比概念
7.两项重要的激光技术：调Q和稳频
三．重点和难点：
1.阶跃型光纤的数值孔径和全反射临界角的计算；
2.脉冲激光测距原理，以及对激光器的特殊要求；
3.激光通信中的数字调制技术;
4.激光医学中的“光CT”和“OCT”技术的原理和区别;
5.影响激光束聚焦光斑直径的因数和焦斑直径计算方法
参考书目：朱林泉、朱苏磊《激光应用技术基础》.国防工业出版社，2004年8
月。
激光的原理及应用知识点
激光的原理及应用知识点1. 激光的定义和特性•激光（laser）是指产生具有高度聚束、单色性、相干性和高强度的光束的装置。
•激光的特性包括：单色性（具有极窄的频谱宽度）、聚束性（能够将光线聚焦成非常细小的光点）、相干性（光波之间存在一定的相位关系）、高强度（具有高能量密度）。
2. 激光的工作原理激光的工作原理基于受激辐射和光放大效应：•受激辐射：当处于激活态的原子或分子受到光的刺激时，会发射出与入射光子能量、相位和方向完全一致的新光子，这个过程就是受激辐射。
•光放大效应：当光通过介质（例如激光介质）时，受激辐射会导致光子数目的指数级增加，从而形成高度聚束、相干性极高的激光。
3. 激光的应用领域激光的特性使其在许多领域有着广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：3.1 激光切割和焊接•激光切割：利用激光的聚束性和高功率特性，可以将金属、塑料等材料快速、精确地切割成所需形状。
•激光焊接：激光焊接可以用于金属的精确焊接，以及材料的表面处理和改性。
3.2 激光医学•激光手术：激光可以在医疗领域用于精确切割、烧灼和凝固组织，实现手术的微创和精确性。
•激光美容：激光可以用于去除皮肤上的疤痕、色斑以及不良血管的治疗。
3.3 激光通信•光纤通信：激光作为光纤通信的光源，可以实现高速、远距离的信息传输，广泛应用于互联网和电信领域。
•激光雷达：激光雷达利用激光束测量目标物体的距离和速度，广泛应用于自动驾驶、测绘和航空领域。
3.4 激光制造•激光打印：激光打印利用激光束对打印介质进行非接触式打印，实现高速、高精度的打印效果。
•激光雕刻：激光雕刻利用激光束对材料进行精确刻划，广泛应用于工艺品、装饰品等领域。
3.5 其他领域应用除了上述应用领域，激光还被用于科研、军事、环境监测等领域。
例如激光光谱分析、激光制导导弹等。
4. 激光的安全性问题尽管激光在许多领域有着广泛应用，但激光的高强度和聚焦特性也带来了一些安全隐患。
在使用激光时，需要注意以下几点：•避免直接照射眼睛：激光束对眼睛有严重的损伤风险，因此需要避免直接照射眼睛。
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1、 激光的定义
激光是由受激发射的光放大产生的辐射。
2、 激光的基本特性
单色性，方向性，相干性，高亮度。
3、 空间相干性与时间相干性
波在空间不同区域可能具有不固定的相位差，只有在一定空间范围内的光波才有相对固定的位相差，使得只有一定空间内的光波才是相干的。
这种特性叫做波的空间相干性。
与波传播时间差有关的，由不确定的位相差导致的，只有传播时间差在一定范围内的波才具有相对固定的位相差从而相干的特性叫波的时间相干性。
4、 光子简并度
光子属于波色子，大量光子集合遵从波色-爱因斯坦统计规律，处于同态的光子数不受限制。
虽然处于同一光子态的光子数并非严格的不随时间的变化，但其平均光子数是可以确定的。
这种处于同一光子态的平均光子数成为光子简并度。
5、 激光器的基本组成及其应用
激光器一般包括三个部分。
激光器的基本结构由工作物质、泵浦源和光学谐振腔三部分组成。
激光技术是涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的一门综合技术，传统上看，它的研究范围一般可分为：激光焊接，激光切割，激光治疗，激光打标，激光打孔，激光热处理，激光快速成型，激光涂敷等。
6、 自发辐射
处于激发态的原子中，电子在激发态能级上只能停留一段很短的时间，就自发地跃迁到较低能级中去，同时辐射出一个光子，这种辐射叫做自发辐射。
7、 受激辐射
在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跳到（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。
8、 受激吸收
处于低能级的原子(l E )，受到外来光子的激励下，在满足能量恰好等于低、高两能级之差(E ∆)时，该原子就吸收这部分能量，跃迁到高能级(h E )，即h l E E E ∆=-。
受激吸收与受激辐射是互逆的过程。
9、 激光产生的必要条件
受激幅射是产生激光的首要条件，也是必要条件。
工作物质必须具有亚稳态能级。
工作物质处于离子束反转分布状态。
激光器中开始产生的光子是自发辐射产生的，其频率和方向杂乱无章。
要使频率单纯，方向集中，就必须有一个振荡腔。
这些晶体和谐振腔都会使光子产生损耗。
只有使光子在腔中振荡一次产生的光子数比损耗掉的光子多得多时，才能有放大作用，产生激光。
10、均匀加宽与非均匀加宽
均匀加宽分为自然加宽和碰撞加宽。
由测不准关系确定的谱线加宽称为自然加宽。
自然加宽的特点是对同类原子中的每个个体都是相同的。
另一种重要的均匀加宽是碰撞加宽。
当原子密度足够高时，原子之间的碰撞就会引起碰撞加宽。
原子系统中不同原子或原子群对谱线不同部分有贡献，这就是非均匀加宽。
属于此类加宽的，在气体器件中主要是Doppler加宽，而在固体工作物质中则由非晶态或晶格缺陷引起。
11、增益饱和
饱和条件下的增益系数。
此时的增益系数为小信号是的一半。
12、激光速率方程
描述有关能级粒子数密度随时间变化的微分方程称为速率方程。
13、激光的横模与纵模
激光的横模就是谐振腔所允许的（也就是在腔内往返传播，能保持相对稳定不变的）光场的各种横向稳定分布。
通常将由整数q（驻波的波节数）所表征的平行平面腔内纵向稳定场分布称为腔的纵模。
14、激光产生的阈值条件：
A、必要条件：工作物质处于粒子数反转分布状态；满足此条件的介质对光具有增益，故称为增益介质。
（粒子数反转）
B、充分条件：在增益介质的有效长度内光强可以从微小信号增长到饱和光强。
（能达到饱和光强）
当谐振腔的增益大于损耗时，可形成激光。
15、四能级系统的结构和跃迁过程：
16、共轴球面腔的稳定条件：
共轴球面腔的稳定，即是要求激光束在腔内经过多次往返后仍不会横向溢出腔外。
其稳定条件表达式为：
120111L L R R ⎛⎫⎛⎫<--< ⎪⎪⎝⎭⎝⎭
其中L 为腔长，1R ，2R 分别为谐振腔两个谐振面的曲率半径。
17、高斯光束的基本性质：
（1）在瑞利长度范围内，高斯光束可近似认为是平行的；
（2）光斑半径随z 按双曲线规律扩展
（3）高斯光束既不是平面波，也不是一般的球面波，在其传输轴线附近可以
近似看作是一种非均匀高斯球面波。
（4）其振幅和强度在横截面内始终保持高斯分布特性，强度集中在轴线附近。
（5）在传播过程中等相面始终保持为球面，其曲率中心与曲率半径不断改变。
18、DPSL 及其特点
(1) DPSL ：LD 泵浦全固态激光器
（2）特点：体积小而坚固，功率大，输出功率可达几十兆瓦
A 、可作为大能量和高功率的相干光源；
B 、运行方式的多样性
C 、谱线多，达数千条，分布于可见到近红外区，可以通过频
率变换技术可到紫外区。
D 、结构紧凑，牢固耐用，价格便宜
19、调制的基本概念：
（1）调制：将信息加载到激光的过程；
（2）激光为载波，所要传递的信息称为调制信号。
（3）调制器：完成这一过程的装置
（4）分类：
A 、调制器与激光器的相对关系：
内调制——指在激光振荡过程中加载调制信号，即以调制信号区
改变激光器的振荡参数，从而使输出的激光带有要传
递的信息；
外调制——激光形成后，在激光器外的光路上放置调制器，用调
制信号改变调制器的物理特性，激光通过调制器后，
光波的某参量受到调制，从而带有要传递的信息；速
率高，调制带宽宽。
B 、调制器的工作机理：电光、声光、磁光和直接调制
C 、按其调制的对象：调幅、调相（或调频）和强度调制
20、振幅调制
使载波的振幅随着信号的变化规律而变化
21、频率调制和相位调制
使光载波的频率或相位随着调制信号的变化规律而改变。
因为这两种调
制波都表现为总相角的变化，因此统称为角度调制
22、强度调制
光载波的强度（光强）随调制信号变化的调制
23、谐振腔Q 值的定义及意义
（1）定义：在激光技术中，用Q 值来描述一个谐振腔的质量，称其为谐
振腔的品质因数。
000222E nL Q v v Ec nL πππδδλ===
腔内存储的激光能量每秒损耗的激光能量
（2）意义：用来描述一个谐振腔的质量，用Q 值可以表征谐振腔损耗的
大小。
Q 值低，则腔损耗大，器件阈值高，不容易形成激光震
荡；Q 值高，则腔损耗小，器件阈值低，容易形成激光振荡。
24、调Q 的基本概念
（1）调Q 技术：通过某种方法控制谐振腔的Q 值（也就是控制谐振腔的损
耗），使其随时间按照一定程序变化的技术。
（2）工作原理：可以通过改变器件的阈值来提高工作物质上能级粒子数的
积累水平，即设法在光泵浦初期将器件的振荡阈值调高，
从而抑制激光振荡的产生，使工作物质上能级粒子数得到
积累。
随着光泵的继续激励，上能级粒子数逐渐积累到最
大值。
此时，突然将器件的阈值调低，那么，积累在上能
级的大量粒子便雪崩式地跃迁到下能级，在极短的时间内
将储存的能量释放出来，从而获得峰值功率极高的激光脉
冲输出。
（3）种类：
A 、控制反射损耗：电光调Q 、机械转镜调Q
B 、控制吸收损耗：可饱和吸收燃料调Q
C 、控制衍射损耗：声光调Q
D 、控制输出损耗：透射式调Q
（还有一个散射损耗）
25、工作物质储能调Q 与谐振腔储能调Q
按照能量储存方式，调Q 激光器可以分为工作物质调Q 和谐振腔储能调Q 。
（1）工作物质储能调Q
A 、工作原理：也叫脉冲反射式调Q ，简称PRM 法。
是将能量以激活
离子的形式储存在工作物质中。
能量储存的时间，取决
于激光上能级的寿命。
B 、工作过程：在泵浦过程的大部分时间里，谐振腔处于高损耗低Q 值
状态，器件因阈值高而不能起振，激光上能级粒子数积
累，△n(t) 增大，至to 时刻，△n(t) 达到其最大值△ni 。
在这一时刻，腔损耗δ(t) 阶跃下降，Q 值猛增，器件阈
值下降，激光振荡开始建立。
因腔内受激辐射的增强极
为迅速，光子数密度Φ迅速增大，工作物质中的储能在
极短的时间内转变为受激辐射场的能量，输出一个峰值
功率很高的巨脉冲。
从激光振荡开始建立到形成巨脉冲
输出，二者之间有一定的延迟时间△t，该时间就是Q开
关开启的持续时间。
巨脉冲峰值产生于△n=△nt的那一
时刻。
C、特点：输出方式为腔内边形成激光振荡边输出，因此输出光脉冲的
形状与腔内光强的变化状态一致；在激光振荡终止时，
工作物质中残留了一部分反转粒子数△nf，即工作物质
中的储能没有被全部取出。
（2）谐振腔储能调Q
A、工作原理：也叫脉冲透射式调Q，简称PTM法。
是将能量以光子
的形式储存在谐振腔中，当腔内光子数密度达到最大值
是，瞬间将腔内能量全部输出，因而也叫做腔倒空法。
B、特点：不是边振荡边输出，而是当工作物质的储能全部转化为腔内
激光能量时，再将腔瞬间倒空；巨脉冲的宽度更窄，峰
值功率更高；调Q脉冲的能量利用率更高。