1、第一章1、激光與普通光源相比有三個主要特點：方向性好，相干性好，亮2、激光主要是光的受激輻射.普通光源主要光的 自發(fā)輻射。3、光的一個基本性質(zhì)就是具有波粒二象性。光波是一種電磁波，是 一種橫波。4、常用電磁波在可見光或接近可見光的范圍，波長為 0.330林m,其 相應(yīng)頻率為10八1570A13。5、具有單一頻率的平面波叫作單色平面波，如果頻率寬度 y <<v 時，這種波叫作準單色波。6、原子處于最低的能級狀態(tài)稱為基態(tài)，能量高于基態(tài)的其他能級狀態(tài)叫作激發(fā)態(tài)。7、兩個或兩個以上的不同運動狀態(tài)的電子可以具有相同的能級，這 樣的能級叫作簡并能級。8、同一能級所對應(yīng)的不同電子運動狀態(tài)的數(shù)目，

2、叫作簡并度，用字母g表示。9、輻射躍遷選擇定則（本質(zhì)：狀態(tài)一定要改變），原子輻射或吸收光 子，不是在任意兩能級之間躍遷，能級之間必須滿足下述選擇定則：a、躍遷必須改變奇偶態(tài)；b、A J=0, ±1 （J=0- J=0除外）；對于采用LS耦合的原子還必須滿足下列選擇定則：c、A L=0, ± 1 （L=g L=0 除外）；d、AS=O,即躍遷時S不能發(fā)生改變。10、大量原子所組成的系統(tǒng)在熱平衡狀態(tài)下， 原子數(shù)按能級分布服從 玻耳茲曼定律。11、處于高能態(tài)的粒子數(shù)總是小于處在低能態(tài)的粒子數(shù)，這是熱平衡情況的一般規(guī)律。12、因發(fā)射或吸收光子從而使原子造成能級間躍遷的現(xiàn)象叫作輻射躍

3、遷，必須滿足輻射躍遷選擇定則。13、光與物質(zhì)的相互作用有三種不同的基本過程:自發(fā)輻射，受激輻射，和受激吸收。14、普通光源中自發(fā)輻射起主要作用，激光工作過程中受激輻射起主 要作用。15、與外界無關(guān)的、自發(fā)進行的輻射稱為自發(fā)輻射。自發(fā)輻射的光是 非相干光。16、能級平均壽命等于自發(fā)躍遷幾率的倒數(shù)。17、受激輻射的特點是：a、只有外來光子的能量hv=E2-E1時，才能引起受激輻射。b、受激輻射所發(fā)出的的光子與外來光子的特性完全相同（頻率相同，相位相同，偏振方向相同，傳播方向相同）。18、受激輻射光子與入射（激勵）光子屬于同一光子態(tài)；受激輻射與 入輻射場具有相同的頻率、相位、波矢（傳播方向）和偏振，

4、 是相干 的。精品19、自發(fā)輻射躍遷幾率就是自發(fā)輻射系數(shù)本身，而受激輻射的躍遷幾率決定于受激輻射系數(shù)與外來單色能量密度乘積。20、 Y =v2-v1 ,即相對光強為最大的1/2處的頻率間隔，叫作光譜 線的半值寬度（光譜線寬度）21、 處 于 低 能 級 上 的 粒 子 大 量 地 抽 運 到 高 能 級 上 ， 造 成 一 個 n2/g2>n1/g1 的粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)狀態(tài)的介質(zhì)叫作增益介質(zhì)或激活介質(zhì)。簡答題一：產(chǎn)生激光的三個條件：1. 有提供放大作用的增益介質(zhì)作為激光工作物質(zhì)，其激活粒子（原子、分子或離子）； （有合適的激光工作物質(zhì)）2. 有外界激勵源，將下能級的粒子抽運到上能級，使激光

5、上下能級之間產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。3. 有光學諧振腔；增長激活介質(zhì)的工作長度，控制光束的傳播方向，選擇被放大的受激輻射光頻率以提高單色性。第二章簡答題二：腔中任一傍軸光線經(jīng)過任意多次往返傳播而不逸出腔外的諧振腔能夠使激光器穩(wěn)定地發(fā)出激光，這種諧振腔叫作穩(wěn)定腔。共軸球面腔的穩(wěn)定性條件是：0<（1-L/R1）（1-L/R2）<11、共軸球面腔的穩(wěn)定性條件：0<g1g2<1;為穩(wěn)定腔，當g1g2=0，或g1g2=1 時為臨界腔。2、 穩(wěn)定腔對光的幾何損耗（因反射而引起的損耗）極小，中、小的 氣體激光器（增益系數(shù)G?。┏Ｓ梅€(wěn)定腔，容易產(chǎn)生激光。3、通過泵浦實現(xiàn)能級間的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)所采用

6、的能級結(jié)構(gòu)為三能級系統(tǒng)和四能級系統(tǒng)。4、四能級系統(tǒng)所需要的激勵能量要比三能級系統(tǒng)小得多，產(chǎn)生激光比三能級系統(tǒng)容易得多。5、在抽運速率一定的條件下，當入射光的光強很弱，增益系數(shù)是一個常數(shù)； 當入射光的光強增大到一定程度后，增益系數(shù)隨光強度的增大而減小，這種現(xiàn)象稱為增益飽和 。6、激光器產(chǎn)生激光的前提條件是介質(zhì)必須實現(xiàn)能級間的粒子數(shù)密度反正分布，即4 n>0,或者說增益系數(shù)G>Q7、增益系數(shù)要大于一個下限值，為激光器的閾值，它的數(shù)值由各種損耗的大小決定。8、激光器的損耗指的是在激光諧振腔內(nèi)的光損耗，分為 內(nèi)部損耗 （諧振腔內(nèi)增益介質(zhì)內(nèi)部的損耗，它與增益介質(zhì)的長度有關(guān)）和 鏡面損耗（可以

7、折合到諧振腔鏡面上的損耗）。9、形成激光所要求的增益系數(shù)的條件是：G> a總、，即總損耗系數(shù)。解釋為：增益不小于總損耗。10、三能級系統(tǒng)：閾值高，效率低；四能級系統(tǒng)：閾值條件低，效率高。第三章1、激光諧振腔的自在現(xiàn)模; 當兩個鏡面完全相同時（對稱開腔），穩(wěn)態(tài)場（橫向場）分布應(yīng)在腔內(nèi)經(jīng)單程渡越（傳播）后即實現(xiàn)“再現(xiàn)”。2、本征函數(shù)解Umng示的是在激光諧振腔中存在的穩(wěn)定地橫向場分布，就是自再現(xiàn)模，通常叫做“橫?！薄?、諧振腔形成的每一列駐波稱為一個縱模。4、激光諧振腔的諧振頻率主要決定于縱模序數(shù) Vmnq=qc/2w L5、腔內(nèi)兩個相鄰縱模頻率之差 y q稱為縱模的頻率間隔。6、基橫模（T

8、EM00行波場，激光應(yīng)用常常只用它的基橫模輸出。7、基橫模行波輸出在與光束前進的垂直平面上的強度呈高斯型分布，通常稱為高斯光束 。注：計算題有關(guān)高斯光束的相關(guān)計算。第四章1、激光的基本技術(shù)有：直接對激光器諧振腔的輸出特性產(chǎn)生作用：選模技術(shù)、穩(wěn)頻技術(shù)、調(diào)Q技術(shù)和鎖模技術(shù) 等，獨立應(yīng)用：光束變換技術(shù)、調(diào)制技術(shù)和偏轉(zhuǎn)技術(shù)。2、基橫模（TEM00與高階模相比，具有亮度高、發(fā)散角小、徑向光強分布均勻、振蕩頻率單一等特點。3、激光器輸出的選模（選頻）技術(shù)分為兩個部分：對激光縱模 的選取和對激光橫模 的選取。4、一般來說，均勻增寬的的穩(wěn)定激光器的輸出常常是單縱模的，而且它們的頻率總是在譜線中心附近。5、非均

9、勻增寬激光器的輸出一般都具有多個縱模。6、設(shè)計單縱模激光器就必須采取選頻的方法。7、激光振蕩的條件是增益系數(shù)G必須大于損耗系數(shù)a總、。8、基橫模選擇的實質(zhì)是使TEM00m達到振蕩條件，而使高階橫模的振蕩受到抑制。一般只要能抑制比基橫模高一階的TEM10莫和TEM01模振蕩，也就能抑制其他高階模的振蕩。9、菲涅爾數(shù)越大，單程衍射損耗越小，菲涅爾系數(shù)是表征諧振腔衍 射損耗的特征參量。10、激光器中，氣體激光器的單色性最好。11、頻率的穩(wěn)定包括（頻率穩(wěn)定度和頻率復(fù)現(xiàn)度），穩(wěn)頻的方法：主 動式穩(wěn)頻和被動式穩(wěn)頻。12、主動式穩(wěn)頻的例子：蘭姆凹陷法穩(wěn)頻、飽和吸收法穩(wěn)頻。13、高斯光束變換特性：高斯光束的聚

10、焦、擴束和準直。14、高斯光束的準直就是要改善光束的方向性，壓縮光束的發(fā)散角。P89（公式 4-47 和 4-48）15、擴束就是擴大光束的光斑尺寸。簡答題三：激光調(diào)制可分為內(nèi)調(diào)制和外調(diào)制。內(nèi)調(diào)制是指在激光生成的震蕩過程中加載調(diào)制信號，通過改變激光的輸出特性而實現(xiàn)的調(diào)制。外調(diào)制是在激光形成以后，再用調(diào)制信號對激光進行調(diào)制，他不 改變激光器的參數(shù)，而是改變已經(jīng)輸出的激光束的參數(shù)。16、激光調(diào)制器有：電光強度調(diào)制、電光相位調(diào)制，聲光調(diào)制，磁光 調(diào)制，和空間光調(diào)制。17、實現(xiàn)激光偏振的途徑主要有機械偏轉(zhuǎn)、電光偏轉(zhuǎn)和聲光偏轉(zhuǎn)。18、調(diào)Q技術(shù)有：電光調(diào) Q 聲光調(diào) Q和染料調(diào) Q19、用調(diào)節(jié)諧振腔的Q值

11、以獲得激光巨脈沖的技術(shù)稱為激光調(diào) Q技 術(shù)。調(diào)Q技術(shù)可以壓縮激光脈沖寬度，得到脈寬為毫微秒量級、峰值 功率為千兆瓦量級的激光巨脈沖。20、激光鎖模技術(shù)鎖模技術(shù)是進一步對激光進行特殊的調(diào)制， 強迫激光器中振蕩的各個 縱模的相位固定，使各模式相干疊加以得到超短脈沖的技術(shù)。腔長越長，熒光線寬越寬，則腔內(nèi)的縱模數(shù)目越多，鎖模脈沖的峰值 功率就越大。激光鎖模技術(shù)有:主動鎖模和被動鎖模兩種。第五章1、固體激光器主要理解 激光工作的物質(zhì)激活粒子是什么（是誰發(fā) 光）能級系統(tǒng)（幾能級）供能方式（泵浦方式）輸出方式（脈 沖？連續(xù)？）2、固體激光器是以摻雜離子的絕緣晶體或玻璃為工作物質(zhì)的激光器。最常用的固體工作物質(zhì)

12、仍是紅寶石、鉉玻璃、摻鉉億鋁石榴石 （Nd3+:YAG。3、固體激光器基本上是由工作物質(zhì)、泵浦系統(tǒng)、諧振腔和冷卻、濾 光系統(tǒng)構(gòu)成。固體激光工作物質(zhì)是固體激光器的核心。4、紅寶石激光器（激活粒子：銘離子Cr3+）屬于三能級系統(tǒng)，YAG （摻 鉉億鋁石榴石（激活粒子被離子Nd3+）激光器屬于四能級系統(tǒng)。5、氣體激光器（氨覆激光器屬于四能級系統(tǒng)，激活粒子為Ne原子）， （CO2敏光器既能連續(xù)工作，又能脈沖，輸出功率大，效率高，為四能級系統(tǒng)，工作物質(zhì)為CO原體分子）計算題第一章：1,12=0.5000 m,=3000MHz的光，每秒從1.試計算連續(xù)功率均為 1W勺兩光源，分別發(fā)射 上能級躍遷到下能級的

13、粒子數(shù)各為多少？答：粒子數(shù)分別為：n1-h134 C6.63 100.5 10 63486.63 10 34 3 1082.5138 1018q h16.63 10 34 3 1095.0277 1023精品12.設(shè)窟原子靜止時發(fā)出0.6328m紅光的中心頻率為 4.74 X 1014Hz,室溫下速原子的平均速率設(shè)為560m/s。求此時接收器接收頻率與中心頻率相差若干?5606o(1) o(18)(1 1.8667 10 ) 0c3 101.8667 10 6 4.74 10148.848 108 Hz第二章：3,43 .（a）要制作一個腔長 L = 60cm的對稱穩(wěn)定腔，反射鏡的曲率半徑取值

14、范圍如何？（b）穩(wěn)定腔的一塊反射鏡的曲率半徑R1=4L,求另一面鏡的曲率半徑取值范圍。答：（a） R1 R2 R；(b) 0 (1 )(1 RiR 30cm)1R2 L 或 R23LR24 .穩(wěn)定諧振腔的兩塊反射鏡，其曲率半徑分別為 圍。R=40cm, R= 100cm,求腔長L的取值范答:L L0 (1百)(1R2)1LL(1)(1) 1401000 L 40cm 或 100 L 140cm第三章：1,2,5,6,71.腔長為0.5m的僦離子激光器,發(fā)射中心頻率 0 = 5.851014Hz，熒光線寬=6 l0 8Hz,問它可能存在幾個縱模？相應(yīng)的q值為多少？（設(shè) =1）答：q3 1082

15、L 2 1 0.53 108 Hz ,6 1081082,則可能存在的縱模數(shù)有三個，它們對應(yīng)的q值分別為:qc2 L5.85 10143 1081.95 106 , q+ 1=1950001, q 1 = 19499992. Hl Ne激光器的中心頻率0 =4.74 X1014Hz，熒光線寬=1.5l0 9Hz。今腔長 L=lm,問可能輸出的縱模數(shù)為若干？為獲得單縱模輸出，腔長最長為多少?"1.5 10'Hz, n_1.5 109q 1.5 108 q10即可能輸出的縱模數(shù)為10個，要想獲得單縱模輸出,則:3 1081.5 1090.2m故腔長最長不得大于 0.2m。5. （

16、a）計算腔長為1m的共焦腔基橫模的遠場發(fā)散角，設(shè)入= 6328?,10km處的光斑面積多大。（b）有一普通探照燈，設(shè)發(fā)散角為 2 ,則1km遠處的光斑面積多大?答：（1）基橫模的遠場發(fā)散角22.L2t102 6328 10 103,1.269 10 3 rad（2） 10km處的光斑尺寸z 102%（力106328 10 1081 4 108 6.347m210km處的光斑面積 S_ _2 _26.347126.5572m（3） 1km處的光斑尺寸r 1000 tg1o 17.455m1km處的光斑面積_ _ _ 2 217.455957.1711m6.激光的遠場發(fā)散角（半角）還受到衍射效應(yīng)的限制。它不能小于激光通過輸出孔時的衍射極限角 衍（半角）=1.22入/d。在實際應(yīng)用中遠場發(fā)散角常用愛里斑衍射極限角來近似。試計算腔長為30cm的氨速激光器，所發(fā)波長入=6328?的遠場發(fā)散角和以放電管