激光原理与技术课程内容概要

各章内容总结

第1章

1.光的波粒二相性，光子学说

光是由一群以光速 c 运动的光量子（简称光子）所组成 2三种跃迁过程（自发辐射、受激辐射 和受激吸收）

• 3.自发辐射和受激辐射的本质区别？

• 4.在热平衡状态下，物质的粒子数密度按能级分布规律（正常分布） • 5.激光产生的必要条件:实现粒子数反转分布

• 6.激光产生的阈值条件：增益大于等于损耗

• 7.激光的特点？

• (1)极好的方向性（θ≈10-3rad)

• (2)优越的单色性(Δν=3.8*108Hz,是单色 性最好的普通光源的线宽的105倍.

• (3)极好的相干性(频率相同,传播方向同,相位差恒定)

• (4)极高的亮度

• 8激光器构成及每部分的功能

1激光工作物质

提供形成激光的能级结构体系，是激光产生的内因 νh E =λνc h c h c E m ///2

2===

2.）泵浦源

提供形成激光的能量激励，是激光形成的外因

3.）光学谐振腔

①提供光学正反馈作用

②控制腔内振荡光束的特性

9.激光产生的充分条件(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)

10.饱和光强

定义:使激光上能级粒子数减小为小信号值的1/2时的光强为饱和光强.

11.谱线加宽的分类:

均匀加宽和非均匀加宽

两种加宽的本质区别？

12激光器泵谱技术的分类:

直接泵谱

缺点：（49页）

间接泵谱:分为自上而下、自下而上和横向转移三中方式)

u u u u S h A c h I τσντνπν1122

8==)211(2121111τττπν++++=∆∑∑u j j i ui H A A N D M T Mc kT 072/120)1016.7(])2(ln 2[2ννν-⨯==∆

间接泵谱的优点？

13

..频率牵引

有源腔中的纵模频率总是比无源腔中同序数频率更接近工作物质的中心频率

14.当粒子反转数大于零时，在激光谐振腔中能够自激振荡吗？为什么？

15. 证明光谱线型函数满足归一化条件

证明: ⎰⎰⎰+∞∞-+∞∞-+∞∞-====1)()()(ννννννd g I d Ig d I I

则

第2章

1.光学谐振腔的分类和作用

2.光学谐振腔的损耗

分类:几何损耗、衍射损耗、输出腔镜的透射损耗和非激活吸收、散射等其他损耗

计算:

3. 模式的概念及分类

4.推导平平腔的两个相邻纵模的频率间隔

证明：

⎰+∞∞-=1

)(ννd g /12L c

q q q =-=∆+ννν

5.以平-平腔为例掌握光学谐振腔横模的形成过程

6.光学谐振腔的稳定性

定义：

实质：

条件：

7..高斯光束

高斯光束既不是平面波、也不是一般的球面波，在其传播轴线附近可以近似看作是一种非均匀高斯球面波。在传播过程中其曲率中心和曲率半径不断改变，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，且等相面始终保持为球面。

计算:

πλω20L =202020)(1)(1)(R z z w w z w z w +=+=πλ])(1[])(1[)(2220z z z z w z z R R +=+=λπ0

.022πωλπλθ==f π

λπφ222/0⋅=⋅=

∆q L 1021<

λπω20=R

Z

第10章

• 1.掌握调制的定义、方法和分类?

• 将所传递的信息加载到激光上

• 将激光作为信息的载体

• 通过改变激光的振幅、波长(频率)、相位、偏振参数、方向等各参量，使光携带信息

• 完成调制的装置称为调制器

• 激光起携载低频信号的作用，称为载波

• 起控制作用的低频信号，称为调制信号

• 被调制的激光，称为调制光

• 分类

• 按调制器与激光器的关系：内调制和外调制

• 按调制光束的参量的不同

• ①振幅调制

• ②频率调制

• ③相位调制

• ④强度调制

• ⑤脉冲调制

• 按调制器的工作机理

• (1)电光调制 )

()(1)(12z w i z R z q πλ-=

•(2)声光调制

•(3)磁光调制

• 2.掌握纵向电光调制的原理？

• 3.理解声光和磁光调制的原理?

4.两种声光衍射（Raman-Nath衍射和布拉格衍射）发生的条件？

5.半波电压定义，公式等

6.理解电光效应和声光效应等