激光器件复习资料
激光器件与技术简答题
一．He-Ne激光器1.谱线竞争的原因：具有相同上能级或者相同下能级的谱线之间，当产生辐射跃迁时，对公有能级的粒子数发生影响，存在相互作用，这就是谱线竞争。
2.如何抑制3.39μm?①.谐振腔的作用：对于较短的氦氖激光器，靠谐振腔的选择性来抑制3.39μm谱线，谐振腔采用对632.8nm高反射率的多层介质膜，使谐振腔对632.8nm有高的增益，而对3.39μm经反射镜反射后损耗很大，单程增益很低，使之不能振荡，只产生632.8nm的谱线输出。
②.谐振腔中加色散元件：在谐振腔一个反射镜和布儒斯特窗之间放置一块三棱镜，由于棱镜对632.8nm和3.39μm的折射率不同，通过棱镜后就有不同的偏向角，调整谐振腔的位置，使得3.39μm的辐射偏离出腔外，只让632.8nm在腔内振荡。
③.甲烷吸收法：甲烷（CH4）气体对 3.39μm处有强烈吸收，而对832.8nm是完全透明的。
④.外加轴向非均匀磁场：非均匀磁场引起的增宽对632.8影响不大，对3.39μm影响很大。
由于增益与线宽成反比，所以非均匀磁场造成的谱线加宽使3.39μm的增益明显下降，而632.8nm变化不大，因此大大提高了它对3.39μm的竞争能力，使632.8nm的增益增大。
二、二氧化碳（CO2）激光器1.P支和R支：二氧化碳激光器的跃迁发生在振动能级（0001）—（1000）和（0001）—(0200)之间。
从一个振动能级到另一个振动能级跃迁时，也可能同时发生转动量子数的变化，对二氧化碳分子的激光跃迁，其选择定则为：1∆，，1-=0±=∆J的跃迁称为R∆J的跃迁称为P支，1+=支，0∆J的跃迁称为Q支，在二氧化碳分子中，Q支是不存在的。
=P支较R支先振荡的原因：由于P支跃迁的上能级的统计权重（2J+1）比下能级的（2J+1）要小，而R支跃迁的上能级的统计权重（2J+3）比下能级（2J+1）要大，这就使P支的跃迁比R支的跃迁容易建立起粒子数的反转分布，又由于P支的跃迁几率比R支大，因而P支的激光振荡就比较容易实现。
激光技术复习题
激光技术复习题一、激光的基本原理激光，全称为“受激辐射光放大”，是一种具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性的光。
要理解激光的产生，首先得从原子的能级结构说起。
原子中的电子处于不同的能级，当电子从高能级跃迁到低能级时，会释放出光子。
在普通光源中，光子的发射是自发的，各个原子的发光是随机的，没有固定的相位和方向关系。
而在激光产生的过程中，存在着受激辐射的现象。
处于高能级的原子受到外来光子的激励，会跃迁到低能级，并发射出与激励光子具有相同频率、相位、偏振方向和传播方向的光子，从而实现光的放大。
为了实现激光的持续输出，还需要有光学谐振腔。
光学谐振腔通常由两块平行的反射镜组成，使得在腔内往返传播的光能够不断得到放大，同时只有满足一定频率和方向条件的光才能形成稳定的激光输出。
二、激光的特性1、高亮度激光的亮度极高，比普通光源要强得多。
这使得激光在材料加工、医疗手术、激光武器等领域有着广泛的应用。
例如，在激光切割中，高亮度的激光能够瞬间将材料熔化甚至气化，实现高精度的切割。
2、高方向性激光具有极好的方向性，其光束的发散角非常小。
这使得激光能够传播很远的距离而不发生明显的扩散，可用于激光通信、激光测距、激光雷达等。
3、高单色性激光的单色性好，即其波长范围非常窄。
这对于光谱分析、光学测量等领域具有重要意义，能够提供更精确的测量结果。
4、高相干性激光的相干性强，意味着其光波的相位关系非常稳定。
这使得激光在干涉测量、全息摄影等方面发挥着重要作用。
三、激光的产生方式1、气体激光器常见的有氦氖激光器、二氧化碳激光器等。
气体激光器的工作物质是气体，通过放电等方式激发气体原子产生激光。
2、固体激光器如红宝石激光器、钕玻璃激光器等。
其工作物质是固体晶体，具有较高的能量存储能力和输出功率。
3、液体激光器以有机染料溶液为工作物质，具有波长可调谐的特点。
4、半导体激光器体积小、效率高、寿命长，广泛应用于光通信、光存储等领域。
四、激光的应用1、工业领域激光切割、焊接、打孔、打标等工艺已经在制造业中得到广泛应用，提高了生产效率和加工精度。
个人归纳大学激光原理复习要点
1. 通常三能级激光器的泵浦阈值比四能级激光器泵浦阈值高。
2. Nd:Y AG激光器可发射以下三条激光谱线1064 nm、1319 nm、946 nm。
其中哪两条谱线属于四能级结构1319 nm、1064 nm。
3. 红宝石激光器属于三能级激光器。
He-Ne激光器属于四能级激光器。
4. 激光具有四大特性，即高相干性、高单色性、高亮度和高的方向性5. 激光器的基本组成部分增益介质、泵浦原、谐振腔。
6. 激光器稳态运转时，腔内增益系数为阈值增益系数,此时腔内损耗激光光子的速率和生成激光的光子速率相等.7. 调Q技术产生激光脉冲主要有调Q 、锁模两种方法。
6. 激光器稳态运转时，腔内增益系数为增益系数,此时腔内损耗激光光子的速率和生成激光的光子速率.7. 写出两种产生高峰值功率激光脉冲的方法、。
简答：三能级方程及图四能级方程及图增益饱和模式竞争空间烧孔效应自由光谱区1.光与物质存在那三种相互作用？激光放大主要利用其中那种相互作用？说明在激光产生过程中，最初的激光信号来源是什么？（10分）答：光与物质间相互作用为：自发辐射、受激发射和受激吸收。
（3分）激光放大主要利用其中的受激发射（3分）。
激光产生过程中，最初的激光信号是激光介质自发辐射所产生的荧光。
激光介质自发辐射所产生的沿轴向传播的荧光反复通过激光介质，当增益大于损耗时，这些荧光不断被放大，最后形成了激光发射。
（4分）2.说明均匀增宽和非均匀增宽的区别？说明为什么均匀增宽介质内存在模式竞争？（10分）答：均匀增宽介质内每一个原子对谱线内任一频率光波都有相同的贡献，所有原子对发射谱线上每一频率的光波都有相同贡献，所有原子的作用相同；非均匀增宽介质发射的不同的光谱频率对应于不同的原子，不同的原子对中谱线中的不同频率有贡献，不同原子的作用不同的（5分）。
均匀增宽激光介质发射谱线为洛仑兹线型，中心频率处谱线增益最大，该频率处附近纵模优先起振，由于均匀增宽介质内每一个原子对谱线内任一频率光波都有相同的贡献，中心频率处纵模振荡发射激光将引起激光上能级原子数下降，激光增益曲线形状不变，但整体下降，当中心频率处纵模增益降低为激光振荡阈值时，该处纵模稳定输出，其它频率的纵模增益都小于阈值，无法振荡。
激光器件复习资料
第一章气体激光器1.气体激光器的分类原子气体激光器（惰性气体，原子蒸气）分子气体激光器（气体分子激光器，准分子激光器，汞化物分子激光器）离子气体激光器（惰性气体，金属蒸气离子）2. 气体激光器的激励方式电激励（气体放电和电子束激励）热激励（高温加热方式，气动CO2激光器）化学能激励（化学反应释放能量）光激励（近、中、远红外波长）核能激励（放射线、高能粒子和裂变碎片）3. 气体放电粒子种类（1）中性气体粒子（2）带电粒子（3）受激粒子和光子4. 碰撞种类弹性碰撞，非弹性碰撞5. 激发与电离当中性气体粒子与其他粒子发生碰撞时，原子中的价电子容易吸收外来粒子的能级，从其原来的能级跃迁到较高的能级上去，我们称这个原子被激发，即受激原子。
如果原子中一个或几个电子因碰撞吸收能量而脱离了原子变成自由电子，使原子成为带正电荷的离子，这种过程成为电离。
气体激光器中，电离是维持放电平衡的必要条件，激发是实现粒子束反转的必要条件。
6. 气体放电粒子碰撞与激发第一类非弹性碰撞：电子与粒子碰撞第二类非弹性碰撞：1.共振激光能量转移2. 电荷转移3. 潘宁电离第二章He-Ne气体激光器1. 氦氖激光器的基本结构及种类按照腔镜的构成方式可分为内腔式，外腔式，半内腔式，旁轴式，单毛细管式2. He、Ne原子的能级图氦氖激光器之所以采用毛细管结构是由氖原子的能级结构决定的。
同时氦原子的能级结构决定了氦氖激光器的工作原理，工作特性以及输出特性He－Ne激光器的工作物质是Ne原子He是辅助气体，用以提高Ne原子的泵浦速率Ne原子三条最强的跃迁谱线：632.8nm 3S2—2P43.39μm 3S2—3P41.15μm 2S2—2P4是典型的四能级系统3. 激发过程(3)串级跃迁Ne原子与电子碰撞被激发到更高的能态，而后再跃迁至2S和3S能态4. Ne原子激光下能级的弛豫根据跃迁选择定则,位于激光下能级3P4, 2P4及1S能级的粒子向基态的跃迁是禁戒的.即位于上述能级的粒子不能通过辐射过程而返回基态1S能级由四个能级组成，两个亚稳态能级，两个谐振能级，由于跃迁选择原则限制，会导致低能级粒子数出现阻塞的现象，如果不立即排空1S能级，这些原子就会被小能量的电子碰撞或捕获光子而重新回到激光下能级2P和3P，这样就降低了粒子数反转分布的绝对值，使增益减小。
激光器件考题
9.超短脉冲的原理与实现方式。
答：形成原理：采用适当的方法，对激光束进行特殊的调制，使激光束中不同的振荡模式具有确定的相位差关系，从而使各个模式相干叠加，形成超短脉冲。
通过锁模来实现。主动锁模：振幅调制锁模，相位调制锁模。被动锁模：饱和吸收锁模
激光器的应用举例。
2.CO2激光器中N2、He、Xe、H2等辅助气体的作用。
答：N2的作用是提高激光上能级的激励效率。
Xe增加放电气体中的电离度，使得电子平均能量降低，从而提高激光器的效率
H2提高器件的输出功率，并且延长器件寿命
He降低工作气体的温度，增加输出功率
3.闪光灯泵浦的固体激光器的能量转换过程。
4.列出固体激光器的工作物质并指出吸收带与典型的激光波长。
答：频率的稳定性描述激光频率在参考标准频率 附近的漂移。通常指激光器在连续运转时，在一定的观测时间内频率的平均值̅与该时间内频率的变化量Δ之比，即 显然，变化量Δ()越小，则越大
答：电光晶体在电场作用下，其折射率发生改变，使通过它的不同偏振分量产生相位差，从而使出射光的偏振态发生改变，称为电光效应。
1.He-Ne 激光器的能级图与激发机理。
原理：由于电子的碰撞,He被激发(到23S和21S能级)的概率比 Ne 原子被激发的概率大。He 的23S，21S这两个能级都是亚稳态，集聚了较多的原子。由于Ne的 5S和 4S与 He的 21S和 23S的能量几乎相等，当两种原子相碰时非常容易产生能量的“共振转移”；He 把能量传递给Ne而回到基态，而 Ne则被激发到 5S或 4S态。正好Ne的5S，4S也是亚稳态，下能级 4P，3P的寿命比上能级5S，4S要短得多，这样就可以形成粒子数的反转。要产生激光，除了增加上能级的粒子数外，还要设法减少下能级的粒子数 。放电管做得比较细（毛细管），可使原子与管壁碰撞频繁。借助这样可及时减少3S态的Ne原子数，有利于Ne原子的下能级4P与3P态的“抽空”。这种碰撞，3S态的Ne原子可以将能量交给管壁发生“无辐射跃迁”而回到基态。
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。
激光器件与技术第三章1
在金属反射镜的中心开一小孔，外面再封一块能透过 10. 6 m波长的红外材料，激光通过小孔输出到腔外。
激光器件与技术
或直接用红外材料磨成反射镜表面镀金膜，而中心留 一小孔不镀金。 2）半导体材料反射镜 有些半导体材料如锗，对10.6 m波长吸收很小，同时 它的折射率很高，抛光后反射率可达50%--60%。 3）介质膜反射镜 用能透10.6 m波长的红外材料作基底，再镀多层介质 膜而制成。
由于子能级的存在，跃迁谱线要 有很多条，但在激光器中能同时 形成激光振荡的只有1至3条。
转动能级的竞争效应：同一振 动能级的各转动能级之间靠得 很近，能级转移很快，一旦某 一转动能级上的粒子跃迁后， 其他能级上的粒子就会立即按 波尔兹曼分配律，转移到这个 能级上来，而其他能级上的粒 子数减少。
激光器件与技术
关于作业：
伏安特性曲线
激光器件与技术
复习： 1、影响He-Ne激光器输出功率的因素
（1）放电条件对输出功率的影响
（2）透过率和损耗对输出功率的影响 （3）谱线竞争对输出功率的影响 （4）使用氦的同位素可提高输出功率
2、输出功率的稳定性 噪声 功率漂移 3、 He-Ne激光器的偏振特性 4、影响He-Ne激光器寿命的因素有： 5、 He-Ne激光器的稳频 频率的稳定性有两种含义： 频率的稳定度
其中，N2(v 1) 与 CO2(0001)之间的共振转移最重要
CO(v 1) CO2(0000) CO2(v 0) CO2(0001)
这种能量转移的几率也很大
激光器件与技术
4、复合过程
在气体放电过程中，CO2会分解成CO和O，同时也存 在CO与O的复合过程，在复合时，能把原来分解时所 需要的能量重新释放出来，使CO2分子激发到上能级。
激光复习1
一单项选择1．自发辐射爱因斯坦系数与激发态E 2平均寿命τ的关系为（B ）)D ( )C ( 1 )B ( )A (212212121e A N A A A ττττ==== 2．爱因斯坦系数A 21和B 21之间的关系为（C ）8 )D ( 8 )C ( 8 )B ( )A (222121332121332121212121c hv B A c hv B A Δv c v B A e g g B A kT hv πππ====- 3．自然增宽谱线为（ C ）（A ）高斯线型（B ）抛物线型（C ）洛仑兹线型（D ）双曲线型4．对称共焦腔在稳定图上的坐标为（B ）（A ）（-1，-1）（B ）（0，0）（C ）（1，1）（D ）（0，1）5．阈值条件是形成激光的（ C ）（A ）充分条件（B ）必要条件（C ）充分必要条件（D ）不确定6．谐振腔的纵模间隔为（B ）cLq v c L v L cv L cq v μμμμ2 )D ( 2 )C ( 2 )B ( 2 )A (=∆=∆=∆=∆7．锁模激光器通常可获得（ A ）量级短脉冲 fs )D ( ns )C ( μs )B ( ps )A (8．Nd :YAG 激光器是典型的（ C ）系统（A ）二能级 （B ）三能级 （C ） 四能级 （D ）多能级9．粒子数反转分布状态微观粒子满足（D ）（A ） 费米分布（B ）高斯分布（C ） 玻尔兹曼分布（D ）负温度分布10. 平行平面腔在稳定图上的坐标为（ C ）（A ）（-1，-1） （B ） （0，0） （C ）（1，1） （D ）（0，1）11．调Q 激光器通常可获得（ C ）量级短脉冲fs )D ( ns )C ( μs )B ( ms )A (12．红宝石激光器是典型的（ B ）系统（A ）二能级 （B ）三能级 （C ） 四能级 （D ）多能级13.世界上第一台激光器是 （ D ）(A)氦氖激光器． (B)二氧化碳激光器．(C)钕玻璃激光器． (D)红宝石激光器．(E)砷化镓结型激光器．14多普勒加宽发生在（C ）介质中（A ）固体 （B ）液体（C ）气体 （D ）等离子体15. 锁模激光器输出脉冲功率2N I ∝，N 为：（ B ）（A ） 脉冲数目.（B ）纵模数目.（C ）横模数目.（D ）能级数目填空1. 光和物质相互作用产生受激辐射时，受激辐射所发出的光子与外来光子的特性完全相同，这些特性是指： 频率、位相、偏振和传播方向。
激光原理复习
激光原理第一章1. 激光器的组成部分及作用（1）工作物质（激活物质）：用来实现粒子数反转和产生光的受激发射作用的 物质体系。
（2）泵浦源：提供能量，实现工作物质的粒子数反转。
（3）谐振腔：①提供轴向光波模的正反馈②模式选择，保证激光器单模振荡，从而提高激光器的相干性。
2. 模式数的计算单色模密度：计算例：封闭腔在5000 Å处单色模密度。
3. 光谱宽度的计算其中，为波列长度。
4. 本征状态的定义给定空间内任一点处光的运动情况，在初始条件和边界条件确定后，原则上就可求解麦克斯韦方程组，一般可得到很多解，而且这些解的任何一种线性组合都可满足麦克斯韦方程，每一个特解，代表一种光的分布，即代表光的一种本振振动状态。
5. 光子简并度的定义光子简并度对应于线度光源λ，在单位时间单位立体角内发出单位频宽的光子数(处于同一个相格中的光子数，处于一个模式中的光子数，处于相干体积内的光子数，处于同一量子态内的光子数，都有相同的含义，均定义为光子简并度)。
并用表示：V c V c g 322824νπννλπ∆=⨯⨯∆=328c n πνν=Hz c14108106105000103⨯=⨯⨯==-λυ353821432s 1035.310310614.388-⋅⨯=⨯⨯⨯⨯==m c n ）（）（πυυc l c t //1=∆≈δνc l δνλνδ∆∆Ω∆==∆ΩS h Pg n )/2(26. 光子简并度与单色亮度之间的关系光源的光子简并度，从微观上反映出光源的单色亮度。
单色亮度：。
光子简并度与单色亮度之间的关系为：7. 光子平均能量的表达同一种光子运动状态（或同一种光波模式）的光子平均能量：8. 光的自发辐射、受激吸收、受激辐射自发辐射：处于的原子在无外来光子情况下自发地向能级跃迁，发射能量以光辐射形式放出即自发辐射。
特点：自发辐射是仅与原子自身性质有关的随机过程，自发辐射的光在方向、偏振、相位方面都没有确定的关系，因此是不相干的。
(完整版)激光原理期末知识点总复习材料,推荐文档
激光原理期末知识点总复习材料2.激光特性：单色性、方向性、相干性、高亮度3.光和物质的三种相互作用：自发辐射，受激吸收，受激辐射4.处于能级u 的原子在光的激发下以几率 向能级1跃迁，并发射1个与入射光子全同的光子，Bul 为受激辐射系数。
5.自发辐射是非相干的。
受激辐射与入射场具有相同的频率、相位和偏振态，并沿相同方向传播，因而具有良好的相干性。
6.爱因斯坦辐射系数是一些只取决于原子性质而与辐射场无关的量，且三者之间存在一定联系。
7.产生激光的必要条件：工作物质处于粒子数反转分布状态8.产生激光的充分条件：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Is9.谱线加宽特性通常用I 中频率处于ν～ν+d ν的部分为I(ν)d ν,则线型函数定义为线型函数满足归一化条件：10.的简化形式。
11.四能级比三能级好的原因：更容易形成粒子数反转 画出四能级系统的能级简图并写出其速率方程组()()()() Rll l l l N N n f f n dt dN nn n n n A n W n s n dtdn S n S A n N n f f n dt dn A S n W n dtdn τυννσυννσ-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-==++++-=++-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=+-=021112203213030010103232121202111222313230303,,ρul ul B W =1)(=⎰∞∞-ννd g 121212)(-+=S A τ12E 2112.13.14.15.程的本征函数和本征值。
研究方法：①几何光学分析方法②矩阵光学分析方法③波动光学分析方法。
处于运转状态的激光器的谐振腔都是存在增益介质的有源腔。
16.腔模沿腔轴线方向的稳定场分布称为谐振腔的纵模，在垂直于腔轴的横截面内的稳定场分布称为谐振腔的横模。
17.腔长和折射率越小，纵模间隔越大。
对于给定的光腔，纵模间隔为常数，腔的纵模在频率尺上是等距排列的不同的横模用横模序数m,n 描述。
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第一章气体激光器1.气体激光器的分类原子气体激光器（惰性气体，原子蒸气）分子气体激光器（气体分子激光器，准分子激光器，汞化物分子激光器）离子气体激光器（惰性气体，金属蒸气离子）2. 气体激光器的激励方式电激励（气体放电和电子束激励）热激励（高温加热方式，气动CO2激光器）化学能激励（化学反应释放能量）光激励（近、中、远红外波长）核能激励（放射线、高能粒子和裂变碎片）3. 气体放电粒子种类（1）中性气体粒子（2）带电粒子（3）受激粒子和光子4. 碰撞种类弹性碰撞，非弹性碰撞5. 激发与电离当中性气体粒子与其他粒子发生碰撞时，原子中的价电子容易吸收外来粒子的能级，从其原来的能级跃迁到较高的能级上去，我们称这个原子被激发，即受激原子。
如果原子中一个或几个电子因碰撞吸收能量而脱离了原子变成自由电子，使原子成为带正电荷的离子，这种过程成为电离。
气体激光器中，电离是维持放电平衡的必要条件，激发是实现粒子束反转的必要条件。
6. 气体放电粒子碰撞与激发第一类非弹性碰撞：电子与粒子碰撞第二类非弹性碰撞：1.共振激光能量转移2. 电荷转移3. 潘宁电离第二章He-Ne气体激光器1. 氦氖激光器的基本结构及种类按照腔镜的构成方式可分为内腔式，外腔式，半内腔式，旁轴式，单毛细管式2. He、Ne原子的能级图氦氖激光器之所以采用毛细管结构是由氖原子的能级结构决定的。
同时氦原子的能级结构决定了氦氖激光器的工作原理，工作特性以及输出特性He－Ne激光器的工作物质是Ne原子He是辅助气体，用以提高Ne原子的泵浦速率Ne原子三条最强的跃迁谱线：632.8nm 3S2—2P43.39μm 3S2—3P41.15μm 2S2—2P4是典型的四能级系统3. 激发过程(3)串级跃迁Ne原子与电子碰撞被激发到更高的能态，而后再跃迁至2S和3S能态4. Ne原子激光下能级的弛豫根据跃迁选择定则,位于激光下能级3P4, 2P4及1S能级的粒子向基态的跃迁是禁戒的.即位于上述能级的粒子不能通过辐射过程而返回基态1S能级由四个能级组成，两个亚稳态能级，两个谐振能级，由于跃迁选择原则限制，会导致低能级粒子数出现阻塞的现象，如果不立即排空1S能级，这些原子就会被小能量的电子碰撞或捕获光子而重新回到激光下能级2P和3P，这样就降低了粒子数反转分布的绝对值，使增益减小。
把这种低能级粒子数出现阻塞的现象称为瓶颈效应只能通过扩散至管壁与管壁碰撞交换能量返回基态.我们称其为“管壁效应”5. 增益饱和氦氖激光器的谱线加宽属于综合加宽，有多普勒非均匀加宽和碰撞均匀加宽构成多纵模振荡增益饱和将呈现以下两种情况：（1），相邻的纵模烧孔不相重叠时，各纵模独自饱和，不存在模式竞争，因此，输出功率较小（2），即各纵模烧孔相互重叠时，增益曲线在阈值以上部分全部被烧掉，因此整个综合加宽曲线出现类似于综合加宽谱线的增益饱和。
6. 影响输出功率的物理因素(1)放电条件的影响:要选择最佳放电条件.(2)毛细管尺寸的影响: 2方面<长度l ,内径d>毛细管内径d过小,有利于提高Gm.但d太小时, Gm反而下降.主要原因是:当长度l一定时, d小则总粒子数减少,且谐振腔易失调(3)选择最佳透过率(4)减小腔内损耗(5)谱线竞争—抑制3.39 um谱线振荡(6)使用同位素He-3:7. 氦氖激光器的偏振特性外腔式和半内腔式结构中，由于布儒斯特窗的存在，输出的激光为理想的线偏振光内腔式氦氖激光器输出激光偏振特性表现为自然光的性质。
利用塞曼效应,磁场引起谱线分裂,分裂的大小与磁场强度成正比8. 激光的频率特性选择性谐振腔，腔内放置色散棱镜，腔内放置甲烷吸收盒，外加非均匀磁场9. 氦氖激光器的设计放电管内径和长度；谐振腔长度；反射镜曲率半径；输出镜透过率。
第三章CO2激光器1. 能级结构CO2分子结构决定了能级结构，能级结构的性质决定了CO2分子激光器的结构，工作性质，工作特性和输出特性运转方式：连续或脉冲2. CO2激光器激光上能级的激发3. CO2激光器激光下能级的弛豫4. CO2激光器的瓶颈效应由于激光下能级1000和0200十分接近，两个能级可看成一个混合态，并且这个混合态与基态之间的偶极跃迁是禁戒跃迁，寿命较长，因此混合态CO2分子只能通过与基态CO2分子和其他分子的过程弛豫到0110态，且这个过程是可逆的，不能完全解决下能级的弛豫问题。
因而0110在态上会出现CO2分子被堆积的现象，常称这种低能级阻塞现象为瓶颈效应。
5. CO2分子激光器的结构放点毛细管，谐振腔，电极，贮气室，冷却水套分为全内腔式，半内腔式，外腔式6. 辅助器体的作用氮气或一氧化碳是CO2分子激光器的主要的辅助气体，其作用除增大CO2分子0001能级的激发速率外，还增加0110能级的弛豫速率，尤其是CO气体的作用特别突出加入适量的氦气会使输出功率大大提高，其物理机制是：氦原子质量轻，其导热率比CO2和N2高一个数量级，氦的加入使气体温度下降，输出功率提高；氦原子对下能级的弛豫速率比对上能及大，提高了粒子数反转绝对值。
从而提高了输出功率；氦的电离电位较高，氦的加入使电子温度提高，增加了对0001能级的激发，导致输出功率增加7. 输出功率影响因素气体成分与气压、放电电流、温度、毛细管尺寸（l、d）、谐振腔模体积8. 器件寿命影响封离型CO2激光器寿命,有个重要的因素是CO2分子在工作过程中发生离解9. TEACO2激光器为什么纵向封离型C02激光器的输出功率对应有最佳充气总气压Popt，而TEACO2激光器的输出功率却在高气压下有显著提高？答案：TEACO2激光器以脉冲方式运转。
纵向封离型C02激光器连续运转。
第四章固体激光器基本特性1. 固体激光器基本结构激光工作物质，泵浦源，聚光腔，谐振腔，冷却与滤光2. 能量转换效率发射光子的能量总小于吸收的能量，这种能量损失称为斯托克斯损失泵浦光源的发光效率或电光转换效率ηL，聚光腔的聚光效率ηC，激活离子的吸收效率ηab3. 固体激光器的弛豫振荡无论是脉冲运转还是连续运转的固体激光器，最主要的动态特性是弛豫振荡现象。
泵浦光强越强，短脉冲间隔越小，短脉冲个数越多，但短脉冲包络的峰值不会增加4. 固体激光器的阈值三能级三能级系统中，要达到阈值，必须将总激活粒子数一半以上的粒子泵浦到激光上能级四能级5. 影响阈值的因素工作物质的种类三能级阈值高于四能级阈值损耗系数α对三能级系统影响小对四能级系统影响显著。
质量好的工作介质和精心调节谐振腔可减小αηLηcηab提高发光效率提高聚光器效率提高光谱匹配效率输出镜反射率R增大R可减小阈值6.效率斜效率总效率7. 衡量光束质量的方法远场发散角θ，β激光光束远场发散角θ描述激光束发散程度，它与聚焦多少能量有关，应用中常取作光束质量评价参数。
由于扩束、聚焦可以改变θ值，因此还需要考虑在一定激光束宽条件下评判。
斯特列尔（Strehl）比文献中也常用斯特列尔比作为评价光束质量参数。
S R定义为：光束参数乘积虽然束宽和远场发散角都可以通过聚焦系统来改变，但是对于确定光束，其束腰宽度W0和远场发散角θ的乘积不变，称为光束参数乘积（BP）8. 光谱特性多纵模工作驻波腔----空间烧空效应高增益多模利用---充分利用了反转粒子数，有利于锁模高注入，高输出伴随激光线宽增加9. 激光的偏振特性偏振性主要取决于工作物质各向同性介质在应力及热效应作用下导致应力双折射，激光输出具有部分偏振特性。
在谐振腔中有偏振元件，激光输出也会具有偏振性第五章固体工作物质1. 固体激光器对基质材料的要求(1)必须具有良好的光学性质(2)必须具有良好的机械和热性质(3)必须具有接受掺杂离子的位置，激活离子能够实现高浓度掺杂，且荧光寿命长(4)必须有足够大的尺寸和良好的光学均匀性，能够规模生长，以便有高的光学质量和生产率2. 基质材料的种类主要有晶体，玻璃和激光陶瓷玻璃的离子谱线是非均匀加宽，晶体中的离子谱线是均匀加宽3. 固体激光器对激活离子的要求(1)具有三能级或四能级(2)具有宽的吸收带，大的吸收系数和吸收截面，以利于储能(3)掺入的激活离子具有有效的发射光谱和大的发射截面(4)在泵浦光的光谱区和振荡波长处高度透明(5)在激光波长范围内的吸收，散射等损耗小，损伤阈值高(6)激活离子能够实现高浓度掺杂，且荧光寿命长4. 激活离子的种类过渡元素，镧系，锕系5. 红宝石三能级，输出波长：694.3nm，692.9nm偏振输出，闪光灯泵浦，脉冲运转6. Nd:YAG准三能级，最强的1.06μm的能级结构为四能级结构，最弱的1.35μm的能级结构为三能级结构输出波长：1.06μm，1.319μm，0.946μm连续，脉冲运转，可闪光灯泵浦也可二极管泵浦7. 钕玻璃在1.06μm附近的激光运转具有典型的四能级输出波长: 0.92μm，1.06μm，1.37μm脉冲运转8. 激光陶瓷相对于单晶和玻璃，透明陶瓷具有以下优势：可以掺杂高浓度的激活离子，而且掺杂均匀；制造周期短，成本低，可以大批量生产；可以制造大尺寸，形状复杂的材料；可以制造多层多功能陶瓷材料第六章固体激光器的泵浦系统1. 选择泵浦系统的原则是什么？固体激光器大多采用光泵浦实现粒子数反转分布。
泵浦光源的发射光谱必须与激光工作物质的吸收光谱相匹配，并尽可能地集中到激光工作物质内部2. 泵浦源的分类惰性气体放电灯，金属蒸气放电灯，白炽灯，激光二极管，激光和太阳能惰性气体灯分为脉冲氙灯：工作与较高电流密度下，以连续光脉冲氙灯：工作与较高电流密度下，以连续光谱为主。
连续氪灯：电流密度较低，以线状光谱为主。
3. 惰性气体灯的输出光谱气体灯的光辐射由强烈加宽的线状光谱和连续谱叠加而成。
线状光谱对应于受激原子或离子从激发态向基态的辐射跃迁。
高温下的碰撞，使特征谱线强烈加宽。
连续谱对应于自由电子和正离子的空间复合及电子、离子碰撞而产生的韧致辐射。
4. 激光二极管同质结，单异质结，双异质结，量子阱，多量子阱，量子级联5. 激光二极管输出特性LD及其阵列发光元的输出为椭圆高斯光斑，有快轴发散角30o-450，慢轴发散角5o-8o一般使用柱状透镜进行象散的矫正功率效率表征激光器将输入的电能（或电功率）转换为输出激光器能量(或光功率）的效率，也成为总效率，定义为量子效率表征激光器有源区注入的电子-空穴对数转换为有源区内辐射的光子数的效率，成为内量子效率。
表征激光器有源区注入的电子-空穴对数转换为输出光子数的效率，成为外量子效率6. 泵浦方式端面泵浦侧面泵浦和复合式泵浦端面泵浦的泵浦光束与激光光束方向相同或共轴,所以也称为轴向泵浦或纵向泵浦;侧面泵浦的泵浦光束与激光光束方向垂直,也成为横向泵浦;还有一些泵浦方式他们既有端面泵浦的特点也兼顾了侧面泵浦的优势我们将其归于复浦方式,他们既有端面泵浦的特点,也兼顾了侧面泵浦的优势,我们将其归于复合式泵浦,其中最典型的是折叠腔泵浦方式7. 端面泵浦端面泵浦的泵浦光束与激光光束方向相同或共轴,所以也称为轴向泵浦或纵向泵浦8. 侧面泵浦侧面泵浦就是将激光二极管及其阵列放置在增益介质的侧面，让泵浦光束从腔的侧面注入，与激光模体积重合。