激光原理_名词解释
激光原理资料
08
激光技术的未来发展趋势
激光技术的研究进展
• 激光技术的研究进展主要包括激光器研究、激光调制研究、激光 探测研究等
• 激光器研究：研究新型激光器，如光纤激光器、超短脉冲激光 器等
• 激光调制研究：研究新型激光调制技术，如电光调制、磁光调 制等
• 激光对水体的影响：激光在水体中传播时，可能受到水分子和 悬浮物的吸收和散射，导致激光能量损失
激光安全与环保法规
• 激光安全与环保法规主要包括激光设备标准、激光防护标准、激 光环境污染标准等
• 激光设备标准：规定激光设备的技术要求、安全要求、环保要 求等
• 激光防护标准：规定激光防护设备的技术要求、安全要求、使 用要求等
激光的工作原理及其分类
激光的工作原理
• 激光是通过受激辐射过程实现光子的放大和输出的 • 受激辐射是指原子、分子等粒子在受到外界辐射的激发下，从低能级跃迁到高能级，然后 再回到低能级时辐射出光子
激光的分类
• 根据工作介质的不同，激光可分为固体激光、气体激光、半导体激光等 • 根据激光波长的不同，激光可分为红外激光、紫外激光、可见光激光等 • 根据激光脉冲宽度的不同，激光可分为连续激光、脉冲激光等 • 根据激光输出功率的不同，激光可分为低功率激光、中功率激光、高功率激光等
• 激光探测研究：研究新型激光探测器，如量子探测器、光纤探 测器等
激光技术的应用前景
• 激光技术的应用前景主要包括激光通信、激光医疗、激光制造等 • 激光通信：激光通信具有高速、高容量、长距离等优点，有望 在未来得到广泛应用 • 激光医疗：激光医疗具有精确、无创、高效等优点，有望在未 来得到广泛应用 • 激光制造：激光制造具有高精度、高效率、高质量等优点，有 望在未来得到广泛应用
1.4 激光原理n
E2
E1
E2 E1
。 。。 。。 粒子数反转分布
N2
N1
二、 粒子数反转 光振荡
如何实现粒子数反转分布？
1、粒子数反转的实现：
1.1 必须从外界输入能量，使尽可能多的粒子吸收能量后 跃迁到高能态。 从外界输入能量的过程称为激励或抽运，俗称泵浦。 激励的方法: 光激励 气体放电激励 化学反应激励 核能激励等。 1.2 要有合适能级结构的工作物质，即激活物质。
镜面反射率
谐振腔长度
对于可能有多种跃迁的情况，可以利用阈值条件来选 出一种跃迁。 例如，若氦氖激光器Ne原子的0.6328 m, 1.15 m, 3.39 m 受激辐射光中, 只让波长0.6328 m的光输出， 我们可以控制Ｒ1、Ｒ2的大小： 对 0.6328 m ——Ｒ1、R2大 ——Gm 小 (易满足阈值条件，形成激光) ； 对 1.15 m 、3.39 m ——Ｒ1、Ｒ2小 —— Gm大（不满足阈值条件，不能形成激光）。
1960年7月7日，世界第一台红宝 石固态激光器问世，标志了激光技 术的诞生。 美国休斯公司实验室梅曼演示的。
波长为694.3nm的激光。
我国激光器研究情况
1961年11月，中国第一
台红宝石激光器问世。
中国科学院长光所研制 成功。
1987年6月，1012W
的大功率脉冲激光系统－
神光装置，在中国科学院上 光所研制成功。
Ａ21 ＝1/10, 则显然，该原子在激发态 E2 的平均寿命为 10秒。
3.2 受激辐射 原子中处于高能级E2 的电子,会在外 来光子(其频率恰好满足 h E2 E1 )的 诱发下向低能级 E1 跃迁, 并发出与外来 光子一样特征的光子, 这叫受激辐射. 受激辐射的特点：受激辐射的光波是相干光。 受激辐射发出的光与入射光的频率、初相位、偏振态、 传播方向均相同。 受激辐射的结果：光放大。 单位时间内发生受激辐射的原子数与高能级上的原子数及 入射光的光强呈正比 dN 21 ( )受激 BIN 2 B 为受激辐射系数。
激光原理概念
激光原理概念2.什么是光子简并度？为什么激光是一种强相干光？光子简并度：一个光子态（或光波模式）内的光子数原因：一个光子态内的光子数处于相干体积内，激光的光子简并度高，即在相干体积内的分子数多，有尽可能高的相干光强，因此激光是一种强相干光。
3.光与物质相互作用有几种基本形式？受激辐射产生的光子有什么特点？基本形式：自发辐射，受激辐射三种。
特点：受激辐射产生的光子与入射光子具有相同的频率、相位、传播方向、偏振、即入射光子与产生的光子处于同一光子态（或两者是相干的）5.产生激光的先决条件和决定性条件分别是什么？你为什么这么认为？先决条件：粒子数反转决定性条件：阈值条件 g0 >= a (g0为阈值条件)原因：若能产生激光，必须要有光放大与自激振荡实现光放大必须打破平衡态，即使粒子数反转，因为热平衡态下的物质只能吸收光子，不能辐射光子激光器能产生自激振荡的条件：g0 >= a（即增益大于等于损耗）其实现了任意小的出示光强Io均能形成确定大小的腔内光强Im6、激光器一般包括哪几个基本组成部分？基本组成部分由：工作物质泵浦源光学谐振腔7与普通光相比，激光主要有那几个方面的特性？激光四大特性：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8光学谐振腔的作用是什么？如何判断强的稳定性？光腔作用：1提供光反馈，维持自激振荡 2.选择控制激光振荡模式3.引导激光输出9什么是纵模？什么是横模？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横模：在腔的轴线方向即纵模方向的场分布是觉晕的，而腔内垂直于光轴的横截面内的场分布称为横模12什么是高斯光束？请写出其经薄透镜的变换公式，并说明如何对它聚焦和准直？高斯光束：激光谐振腔发出的基模辐射场，其横截面的振幅分布遵守高斯函数的光束聚焦：用短焦距透镜，使高斯光束腰斑远离透镜焦点，从而满足l》f，l》F；取l=0并设法满足f》F准直：短透镜焦距为F1,当满足F1《L时它将物高斯光束聚焦于前焦面上，得一个极小光斑Wo，若Wo恰好落在长焦距透镜的后焦面上，则腰斑为Wo的高斯光束则长焦距透镜很好的准直13光与物质相互作用的理论可分为哪几个层次？经典理论半经典理论量子理论速度方程理论14谱线均匀加宽：引起加宽的物理因素对每个都是等同的加宽非均匀加宽：引起加宽的物理因素对每个原子时不相同的加宽区别：均匀加宽不能将特定频率的光与特定的原子对应起来，自发光原子对光谱内任一频率都有贡献，而非均匀加宽则能够区别出谱线上某一频率的光是由哪一部分原子（或分子）发出的，自发光原子只对特定频率的光有贡献产生原因：1激光上下能级上的原子寿命有限2.原子与原子间以及原子与容器间的碰撞气体压强3.激活粒子受周围晶格场周期性变化的影响，出此之外也受温度影响非均匀加宽：多普勒效应2. 晶格缺陷使此处的激活粒子的能级发生位移线型函数略16.请分别写出均匀加宽的和非均匀加宽物质的增益系数表达式，什么是增益饱和，均匀加宽和非均匀加宽物质的增益饱和有何不同特点？增益饱和：当Iv可与Is相比拟时，随着Iv的增加，其增益系数g 随之减少的现象不同特点：均匀加宽：频率为v的强光入射不仅使自身的增益系数下降，也使其他频率的弱光的的增益系数也以同等程度下降，即当一个模振荡后，增益在整个谱线上均匀地下降，阻止其他模的振荡。
对激光原理及应用的认识
对激光原理及应用的认识激光原理激光（Laser）是一种特殊的光，它与普通光相比有许多显著的特点。
激光的产生基于光的激发辐射原理，主要包括受激辐射和自发辐射两个过程。
•受激辐射：当一个光子通过受激辐射的作用下与一个原子或分子相互作用时，后者会被激发到一个高能态。
随后，当这个激发态的原子或分子经过辐射跃迁时，会释放出一个与入射光子在频率、相位和方向上完全一致的光子。
•自发辐射：当一个原子或分子处于高能态时，它也会在没有外部光子参与的情况下自发地发出光子。
这两个过程相互竞争，但在激光器中，通过合理的设计和控制，可以使得受激辐射的作用占优势，从而实现激光的产生。
激光的特点激光相比于普通光具有以下显著的特点：1.单色性：激光是单色光，即激光光束中的所有光子具有相同的频率。
这使得激光在许多领域中有独特的应用，如光谱分析、光学通信等。
2.高亮度：激光具有较高的亮度，即激光的光通量较大。
这使得激光在照明、显示器件、投影等领域中有广泛的应用。
3.方向性：激光具有高度的指向性，即激光光束的传播方向很准确。
这使得激光在激光切割、激光打印等领域中有广泛的应用。
4.相干性：激光的光波具有相位的一致性，即激光光束中的光子之间存在相位关系。
这使得激光在干涉、衍射等领域中有重要的应用。
激光的应用激光由于其独特的特性，在各个领域中有广泛的应用。
工业领域应用•激光切割：激光切割是利用激光束对材料进行切割的一种加工方式，广泛应用于金属、塑料、木材等材料的加工，可制作汽车零部件、模具等。
•激光焊接：激光焊接是利用激光束对材料进行焊接的一种技术，具有高效、精密的特点，广泛应用于汽车制造、航空航天等行业。
•激光打标：激光打标是利用激光束对物体表面进行标记的一种技术，适用于各种材料，广泛应用于产品标识、防伪标记等领域。
医疗领域应用•激光手术：激光手术是利用激光束对人体组织进行切割、热凝固等操作的一种微创医疗技术，可用于眼科手术、皮肤整形等。
激光原理及在生活中的应用
激光原理及在生活中的应用激光的英文名是laster，是”Light amplification by stimulated emission of radiation”的缩写，意为“受激辐射式光频放大”。
激光的三个基本组成为：泵浦源.谐振腔.增益媒质，世界上第一台激光器是美国科学家梅曼于1960年研制成功的。
激光是通过原子受激辐射发光和共振放大形成的。
原子具有一些不连续分布的能电子，这些能电子在最靠原子核的轨道上转动时稳定的，这时原子所处的能级为基态。
当有外界能量传入，则电子运行轨道半径扩大，原子内能增加，被激发到能量更高能级，这时称之为激发态或高能态。
被激发到高能态的原子是不稳定的，总是力图回到低能级去，原子从高能级到低能级的过程成为跃迁。
原子在跃迁时其能量差以光的形式辐射出来，这就是原子发光，又称荧光。
如果在原子跃迁时受到外来光子的诱发，原子就会发射一个与入射光子的频率.相位.传播方向.偏振方向完全相同的光子，这就是受激辐射的光。
原子被激发到高能级后会很快跃迁回低能级，它停在高能级的时间称为原子在该能级的平均寿命。
原子在外来能量的激发下，使处在高能级的原子数大于低能级的原子数，这种状态称为粒子数反转。
这是，在外来光子的刺激下产生受激辐射发光，这些光子光学谐振腔的作用产生放大，受激辐射越来越强，光束密度不断增大，形成了激光。
激光与其他光相比，具有以下的特点：高亮度，高方向性，高单色性和高干涉性。
这些特点使激光得到了广泛的应用，激光在材料加工中的应用就是其应用的一个重要领域。
由于这四大特性，因此，就给激光加工带来了如下传统加工所不具备的优势，由于是无接触加工，并且激光束的能量及移动速度均可调，因此可以实现多种加工。
还可用来加工多种金属.非金属，特别是可以加工高硬度.高脆性及高熔点的材料。
激光加工过程中无刀具磨损，无切削力作用于工件，加工的工件热影响区小，工件热变形小，后续加工量小。
激光可通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工。
倍频激光原理
倍频激光器的原理激光激光是受激辐射光的简称，其原理是：当原子系统受到外来光子作用下，且外来光子能量刚好是原子系统某两个高低能级的能量差，即hv21=E2-E1时，则处于高能级E2的粒子可能会在这个光子的诱发下，而跃迁到低能级 E1并发射一个与原外来光一模一样的光子，这种过程称之为光的受激辐射。
受激辐射产生的光就叫做激光。
激光器要使受激辐射起主要作用而产生激光，必须满足三个前提条件：1.有提供放大作用的增益介质作为激光工作物质，（YAG激光器采用掺钕离子的钇铝石榴石制成的晶体棒）。
2.有外界激励能源，使介质上下能级产生粒子数反转分布。
（YAG激光器，采用氪灯或氙灯或半导体激光二极管泵浦，即用光轰击YAG晶体使其中的Nd3+产生粒子数反转分布，聚光腔起辅助作用，目的是使灯发出的光尽可能多的反射或散射到YAG晶体上）。
3.有激光谐振腔，使受激辐射光在谐振腔中产生震荡，（最简单常见的是由一块半反镜，一块全反镜构成，激光由半反镜输出）。
谐振腔相当于激光器的正反馈，没有谐振腔即是一个光放大器，引进谐振腔而使放大光产生振荡形成激光振荡器，成为激光器。
因此，一个完整的激光器应包括：工作物质、外界激励能源、谐振腔。
YAG激光器YAG激光器是固体激光器的一种，它的工作物质是掺钕钇铝石榴石晶体（YAG），即简称YAG激光器。
泵浦源泵浦源是为工作物质提供能量，使工作物质内原子产生受激辐射从而产生激光。
YAG激光器的泵浦源一般采用椭圆柱腔，氪灯和激光棒分别置于椭圆柱腔的两个焦点轴上，因椭圆的一个焦点（如氪灯）发出的光经一次反射或直射可达另一个焦点上（激光棒），所以，这种结构可以将氪灯发出的光尽可能多的汇聚在激光棒上。
不同的激光有不同的泵浦源。
倍频绿激光YAG激光器产生的激光的波长为1064nm，其波长比红色光的波长还要长，位于可见光范围外，属于红外线区域，因此，这种光可以称之为红外激光。
如果我们通过特定的方法，将1064 nm的红外激光的波长缩短为原来的一半（也就是频率增大为原来的一倍），那么，将产生一种波长为532nm的激光，它的波长正好处于可见光的绿光部分，因此，这种光我们称之为“绿激光”，而将YAG激光的频率增大一倍的技术，我们称之为“倍频”。
深入了解激光原理与应用
深入了解激光原理与应用激光技术在当今社会中已经被广泛应用，包括激光打印机、激光治疗仪、激光切割机等等。
那么什么是激光呢？激光是一种以光束的形式向外发射的光线，主要由光电子装置引起。
与其他形式光线相比，激光具有高亮度、高清晰度、高一致性等特点。
在此基础上，本文将探讨激光的原理和应用。
一、激光的原理激光的产生是利用物质在能级上的吸收、自发辐射以及受外界能量激发等基本过程。
激光的产生遵循爱因斯坦布拉格公式，即ΔE = hν（其中，ΔE代表能量差，h为普朗克常数，ν为频率）。
当物质处于高能态时，通过吸收其它光子的能量，可以实现“人工引发”电子跃迁，并且随着电子跃迁的过程，能够释放出更多光子。
这一过程的最终结果就是能够产生一个大量准单色、准相干的高亮度激光束。
具体而言，激光的产生主要包括以下三个过程：1. 激励：通过吸收有源体外的能量来激发物质。
2. 放大：激励过后，物质内部发生电子跃迁，产生光的辐射并加以放大。
3. 输出：通过输出反射镜管控制多晶片，并汇聚为一束光线输出至控制器。
总而言之，激光产生的原理是物质在受能量刺激后发生电子跃迁并产生电磁辐射，最终实现光源的出射。
二、激光的应用随着技术的发展和进步，激光在各个领域迅速发展。
具体而言，激光的应用主要包括以下几个方面。
1. 激光打印：激光打印主要是通过激光将信息投射到电荷鼓上，然后通过转印技术完成印刷。
激光打印机具有速度快、易于操作、清晰度高等优点，广泛应用于文件打印、报纸出版、财务报表以及股票证劵交易等领域。
2. 医学应用：激光在医学领域的应用非常广泛，主要包括治疗、检测、生产等方面。
例如，激光治疗可以用于疤痕修复、眼科手术、皮肤美容等方面；激光检测可以用于血液、水质等方面；激光生产主要用于消毒、细胞修复等方面。
3. 材料加工：激光技术在材料加工方面的应用越来越广泛，可以加工不同类型的材料，如钢、铜、铝等。
例如，激光切割机可以对金属、塑料等材料进行无损加工；激光焊接机可以对电子产品进行精密焊接；激光雕刻机则可以对木质、水晶、玻璃等材料进行刻印加工。
激光原理与应用技术
激光原理与应用技术激光（Laser）是绝大部分人熟知的一个词语，它的应用范围非常广泛且多样化。
激光的应用可以是工业上的切割、焊接、打标等，也可以是医学上的手术、治疗、激光眼保健等。
而激光的原理则是激光技术得以应用的基础。
本文将对激光的原理与应用技术进行简要介绍。
激光是一种高度集中、高强度的光束，其产生基于三个基本过程：激励、放大和反射。
首先，激光器中通过输入能量对物质激发至一定的高能态，形成能级的反转。
然后，在光学谐振腔的作用下，激发的粒子通过一系列的受激辐射和自发辐射的过程中，被引导向具有相同相位的光子。
最后，在反射镜的作用下，光子通过激光器的出射镜成为一束高纯度、单色性极好的激光。
激光的应用技术可以说是无所不在。
在工业上，激光的应用对于切割、焊接、打标等领域起到了非常重要的作用。
通过激光技术，可以实现对金属、塑料等材料的精细切割，大大提高了生产效率和质量。
而在制造业中，激光焊接则是一种高效、高精度的焊接方式，能够实现对复杂结构的焊接，避免了传统焊接方式可能引起的形变和热影响等问题。
此外，激光打标技术也被广泛应用于产品标识、防伪等方面。
医学领域也是激光应用的重要领域之一。
激光手术技术在眼科手术、皮肤整形、牙科等方面得到广泛应用。
激光眼科手术中，激光束聚焦在近视眼患者的角膜上，通过改变角膜的曲率来矫正视力，从而彻底摆脱眼镜或隐形眼镜的依赖。
激光皮肤整形技术则可以用于去除皮肤上的痣、疤痕、纹身等。
此外，激光还被用于牙科治疗，可以用于牙齿美白、龋齿治疗以及牙齿矫正等。
除了工业和医学领域，激光在科学研究、通信、测量等方面也有着广泛的应用。
在科学研究中，激光技术被用于精密测量、物质分析、光谱学等研究领域，具有极高的灵敏度和精确性，可以帮助科学家们深入了解物质的特性和行为。
在通信领域，激光通信技术被用于实现光纤通信，其传输速度快、容量大，被广泛应用于互联网、电视广播等。
在测量领域，激光雷达技术可以实现高精度的距离测量和三维地图构建，被广泛应用于地理测绘、环境监测等领域。
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名词解释1. 损耗系数及振荡条件：| m = (g° - I S即g° _ ：为包括放大器损耗和谐振腔损耗在内的平均损耗1a系数。
2. 线型函数：引入谱线的线型函数g~(v,V o) = 型，线型函数的单位是S,括号中的V o表示线型函数的中心频p-bo率，且有［g~(v,v0) =1，并在v0加减心%时下降至最大值的一半。
按上式定义的也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V。
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Q r Wp =2：v p。
■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V q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(E2—E i" 一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. 受激辐射：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一一品质因数。
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。
自再现模：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。
损耗系数：光通过单位距离后光强衰减的百分数自激振荡：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。
多普勒效应：设一发光原子（光源）的中心频率为，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。
谱线宽度：线型函数在时有最大值，下降至最大值的一半，对应得宽度。
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。
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。
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。
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。
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。
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V0的一个纵模维持自激振荡，这一现象称。
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。
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。
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。
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。
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d的模式振荡，若'..1ro,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M 0，刚正反向传播的行波共同在24.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。
25.26.27.28.29.30.31.32.33.34.35.36.37.38.39.40.41.42.43.44.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，的强光只在v附近宽度约为也vp + 1彳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，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TEM m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：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■. w，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。