激光原理復(fù)習(xí)體第六版

1、1、Laser：lightamplificationbystimulatedemissionofradiation2、激光的基本特性：方向性好、單色性好、能量集中、相干性好。本質(zhì)原因是光子的簡(jiǎn)并度很高。3、激光器的主要組成部分：諧振腔：光波的模式選擇，提供軸向光波模的反饋泵浦源：給工作物質(zhì)能量，即將原子有低能級(jí)激發(fā)到高能級(jí)的外界能量。增益介質(zhì)：能實(shí)現(xiàn)能級(jí)躍遷的物質(zhì)4、黑體：某一物質(zhì)能夠完全吸收任何波長(zhǎng)的電磁輻射。黑體輻射：黑體處于某一溫

2、度T的熱平衡情況下黑體所吸收的輻射能量應(yīng)等于發(fā)出的輻射能量，這種平衡必然導(dǎo)致空腔內(nèi)存在完全確定的輻射場(chǎng)，這種輻射場(chǎng)稱為黑體輻射5、光波模式和光子態(tài)：光波的模式和光子的狀態(tài)是等效的概念。能夠存在腔內(nèi)的駐波（以波矢K為標(biāo)志）稱為腔內(nèi)的電磁波的模式或光波模。不同的模式以不同的K區(qū)分。駐波條件光程差，m為正整數(shù)。2?mx??6、光的相干性：在不同的空間點(diǎn)上、在不同的時(shí)刻的光波場(chǎng)的某些特性的相關(guān)性。相干長(zhǎng)度：光波的相干長(zhǎng)度相干時(shí)間：光沿傳播方向通

3、過(guò)相干長(zhǎng)度所需要的時(shí)間。相干時(shí)間t與光源頻帶寬度的v?關(guān)系vt??1相干性的結(jié)論相格空間體積以及一個(gè)光波模或光子態(tài)占有的空間體積都等于相干體積屬于同一狀態(tài)的光子或同一模式的光波是相干的，不同狀態(tài)的光子或不同模式的光波是不相干的7、光子簡(jiǎn)并度：同態(tài)光子數(shù)，同一模式內(nèi)的光子數(shù)，處于相干體積內(nèi)的光子數(shù)，處于同一相格內(nèi)的光子數(shù)8、激光的基本物理基礎(chǔ)是什么9、描述能級(jí)的光學(xué)躍遷的三大過(guò)程，并寫(xiě)出它們的特征和躍遷幾率自發(fā)輻射自發(fā)輻射：處于高能級(jí)的一

4、個(gè)原子自發(fā)地向躍遷并發(fā)射一個(gè)能量為hv的光子。有原2E1E子自發(fā)躍遷發(fā)出的光波稱為自發(fā)輻射特征表達(dá)式：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)自發(fā)輻射光子數(shù)占能級(jí)光子數(shù)的比例。221211ndtdnAsp???????2E自發(fā)躍遷幾率用描述表示能級(jí)壽命。只與原子本身性質(zhì)有關(guān)。21A2211sA??2s?2E21A受激吸收受激吸收：處于低能態(tài)的原子，在頻率為v的輻射場(chǎng)作用下，吸收一個(gè)能量為hv的光1E子并向能態(tài)躍遷2E受激吸收躍遷概率用描述。與原子性質(zhì)有關(guān)，還與輻射場(chǎng)

5、的有關(guān)12w12Wv?其中稱為受激吸收躍遷愛(ài)因斯坦系數(shù)他與原子的性質(zhì)有關(guān)，泵浦源的1212??wv?12?v?光腔內(nèi)的光子平均壽命經(jīng)過(guò)時(shí)間后腔內(nèi)光強(qiáng)衰減為初始值的1e看出越大，cnlR???R??越小腔內(nèi)的損耗越大腔內(nèi)光強(qiáng)衰減的越快。R?無(wú)源諧振腔的Q值Q=v為腔內(nèi)的諧振頻率，l表示光腔長(zhǎng)度。Q值越大表明損耗越cnlv??2小5、熟悉射線矩陣光學(xué)，會(huì)進(jìn)行推導(dǎo)。傍軸光線在腔內(nèi)完成一次往返總的變化矩陣為當(dāng)凹面鏡向著腔內(nèi)時(shí)，R取正值；當(dāng)凸面鏡

6、向著腔內(nèi)時(shí)，R取負(fù)值6、激光諧振腔的穩(wěn)定性條件，其中當(dāng)凹面鏡向著腔內(nèi)時(shí)，R取正111021????????????????????RLRL值，當(dāng)凸面鏡向著腔內(nèi)時(shí)，R取負(fù)值7、自在現(xiàn)模當(dāng)通過(guò)的孔闌數(shù)足夠多的時(shí)候，鏡面上唱的相對(duì)振幅和相位分布將不再發(fā)生變化。在孔闌傳輸線中形成的這種穩(wěn)態(tài)場(chǎng)分布就是自在現(xiàn)模。。自再現(xiàn)模經(jīng)一次往返所發(fā)生的相移稱為往返相移，該相移等于2∏的整數(shù)倍，這就是模的諧振條件8、本征函數(shù)為復(fù)數(shù)函數(shù)，它的模||描述鏡面上場(chǎng)的振

7、幅分布，二期??)(yVxVnm??yxVmn輻角arg描述鏡面上場(chǎng)的相位分布??yxVmn本征值：模描述自在現(xiàn)摸的單程損耗，它的輻角描述了自在現(xiàn)模的單程相移nmmn????方形鏡花斑圖樣圓形鏡橫模的花斑圖樣11、腰斑的大小=、腰斑位置在共焦腔的焦平面處，鏡面上的光斑大小oW??2L=，腔內(nèi)光斑尺寸大小。等相位面分??LWs?02oW2022)(1)1(2)(fzWfzLzw??????LRLRTTTTLRLRDCBAT21211011