2018復(fù)習(xí)提綱

1、復(fù)習(xí)提綱2021年12月第一章激光產(chǎn)生的根本原理1. 相干性的光子描述1 .光波的模式和光子態(tài)的概念、統(tǒng)一性：模式的概念、光子態(tài)的概念、根本 推導(dǎo)過(guò)程.注意看pps文件.2 .光子的相干性如何描述？相干時(shí)間、相干長(zhǎng)度、相干體積、時(shí)間相干性、 空間相干性、光子的簡(jiǎn)并度. . .一 33 . 一種光波模式和一種光子態(tài)在相空間中均占據(jù)一個(gè)相格h ?二者是等價(jià)的嗎？4 .相干光強(qiáng)與光子簡(jiǎn)并度的關(guān)系？2. 光的受激輻射根本概念1 .熱輻射、黑體輻射、近似黑體的定義；黑體輻射的Plank公式；2 .光與物質(zhì)相互作用的三種主要的過(guò)程是什么？各自的特點(diǎn)是什么？幾個(gè)系數(shù)之間的關(guān)系是什么? 掌握每一種數(shù)學(xué)表示方法

2、！ ！!！3. 光的受激輻射放大與振蕩重點(diǎn)復(fù)習(xí)1 .如何理解小信號(hào)系統(tǒng)、大信號(hào)系統(tǒng)、增益飽和、光強(qiáng)放大的過(guò)程、增益系 數(shù)、增益曲線(xiàn)、粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和閾值條件的推導(dǎo)？理解光在工作物質(zhì)中的增 益系數(shù)的定義和表達(dá)式.2 .激光的產(chǎn)生具備的兩個(gè)條件是什么？3 .理解粒子數(shù)反轉(zhuǎn)過(guò)程、光放大過(guò)程、增益飽和過(guò)程、激光振蕩過(guò)程激光 器LASER和微波?射器MASER的區(qū)別；4 .完整表達(dá)表達(dá)從粒子數(shù)反轉(zhuǎn)到閾值條件到最后形成激光振蕩的整個(gè)過(guò)程.4. 激光器的根本組成5. 兩類(lèi)能級(jí)系統(tǒng)激活粒子系統(tǒng)主要?dú)w結(jié)為哪兩類(lèi)？每一類(lèi)中典型代表激光器是什么激光器？二氧化碳激光器、氮離子激光器、氮式激光器、紅寶石激光器、Nd:YAG

3、敖光器,掌握其屬于哪種能級(jí)系統(tǒng)？發(fā)射哪個(gè)主要波長(zhǎng)？6. 激光的四大特性1 .激光的四大特性是什么？實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案2 .影響單色性和方向性的因素分別是什么?第二章光學(xué)諧振腔第1節(jié)和第2節(jié)1 .光學(xué)諧振腔有哪兩種作用？分類(lèi)是怎樣的？2 .對(duì)于開(kāi)腔,常用的處理方法有幾種？3 .諧振腔內(nèi)的模式與諧振腔的關(guān)系是怎樣的？4 .描述腔內(nèi)模式的根本特征有哪些？ 4個(gè)特征！5 .橫模與縱模的根本概念、區(qū)別,如何理解自再現(xiàn)?？钻@傳輸線(xiàn)？諧 振的條件是什么？6 .縱模的個(gè)數(shù)與哪兩個(gè)因素有關(guān)？工作物質(zhì)的熒光線(xiàn)寬和腔長(zhǎng)7 .光腔的損耗分類(lèi)、描述平均單程損耗因子、光子在腔內(nèi)的平均壽命、平均單程損耗率或因子:；M |.0 =

4、一 ln 2 I16.1 2Io無(wú)源腔的Q值、無(wú)源腔的本征縱模線(xiàn)寬以及和模式的對(duì)應(yīng)關(guān)系對(duì)數(shù)定義式,11為往返一周后的光強(qiáng);代數(shù)定義式,當(dāng)二：二：二1時(shí)；8 .腔內(nèi)光子的平均壽命七、Q 、平均單程損耗因子之間的關(guān)系.第3節(jié)1.幾種簡(jiǎn)單的光線(xiàn)傳播矩陣表示,理解 ABCD巨陣2.理解Sylvester定理,理解共軸球面腔的穩(wěn)定條件、穩(wěn)定性簡(jiǎn)易判別方法、 穩(wěn)定區(qū)圖的指示意義.三.第4節(jié)到第8節(jié)內(nèi)容綜述1. 首先要理解開(kāi)腔模式的根本概念,要看 ppt文件；2 .其次要理解在惠更斯一一菲聶耳原理光的衍射理論根底的根底上進(jìn)行 的菲聶耳一一基爾霍夫衍射積分方程 運(yùn)算來(lái)定量地處理開(kāi)腔模式的問(wèn)題.積分 公式說(shuō)明：

5、如果知道了光波場(chǎng)在其所到達(dá)的任意空間曲面上的振幅和相位分布, 就可以求出該光波場(chǎng)在空間其他任意位置處的振幅和相位分布3 .在前面兩步根底上處理對(duì)稱(chēng)開(kāi)腔自再現(xiàn)模式應(yīng)該滿(mǎn)足的積分方程.前面3步是理論根底,在前面3步理解的根底上,下面才考慮幾種常見(jiàn)的諧精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案振腔中的理論處理方法在各種近似條件下：（1） .平行平面腔模式的迭代求解 一一Fox-Li迭代求解法；平行平面腔的優(yōu) 點(diǎn)有哪些里在?.方形鏡共焦腔的自再現(xiàn)模鏡片內(nèi)外表：積分方程一一精確求解一一得 到辿上揚(yáng)的振幅和相位分布一一單程功率損耗一一單程相移和諧振頻率；.方形鏡共焦腔的行波場(chǎng)諧振腔內(nèi)的場(chǎng)：厄米-高斯光束：腔內(nèi)任意一 點(diǎn)處的光波

6、場(chǎng)特點(diǎn),如振幅分布、光斑尺寸、模體積大小、等相位面的變化、遠(yuǎn) 場(chǎng)發(fā)散角；.圓形鏡共焦腔及其行波場(chǎng)積分方程有解析解一一超橢球函數(shù)：.一般穩(wěn)定球面腔的模式特點(diǎn)：使用等價(jià)腔的概念.第三章高斯光束理解基模高斯光束 的根本性質(zhì):腰斑半徑、光斑半徑、光強(qiáng)的空間分布、瑞利長(zhǎng)度、遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角等內(nèi)容高斯光束的特征參數(shù)有幾組？ 3組1 11.i2qo q 0 R 0 二 20得出：qo=if三.高斯光束光強(qiáng)的空間分布、光斑半徑公式、瑞利長(zhǎng)度、遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角公式, 理解等相位面沿著腔軸的變化關(guān)系；4 .高斯光束的q參數(shù)變換及其傳輸規(guī)律；穩(wěn)定腔中的傳輸特點(diǎn)；ARl +B 普通球面波;q2CR1 D高斯光束5 .高斯光束的準(zhǔn)

7、值減小發(fā)散角,提升方向性、聚焦使腰斑變小；6 .高斯光束的自再現(xiàn)變換：什么情況下是自再現(xiàn)變換？（1） .利用薄透鏡實(shí)現(xiàn)高斯光束的自再現(xiàn)變換；.利用球面反射鏡實(shí)現(xiàn)高斯光束的自再現(xiàn)變換；.高斯光束的自再現(xiàn)變換與穩(wěn)定球面腔的關(guān)系；高斯光束的等相位面近似為球面,且任意兩個(gè)等相位面的曲率半徑及其間距之間滿(mǎn)足穩(wěn)定性條件.因此,如果用球面反射鏡代替這兩個(gè)等相位面就精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案構(gòu)成穩(wěn)定腔.而且,由于該高斯光束被諧振腔的兩個(gè)反射鏡做自再現(xiàn)變換, 因此,它將成為該諧振腔的自再現(xiàn)模.反之,對(duì)于任意穩(wěn)定腔而言,只要適中選擇高斯光束的束腰位置和腰斑 大小,就可以使它成為該穩(wěn)定腔的本征模式.這樣,以高斯光束的根本

8、性質(zhì)和傳輸規(guī)律為根底,可以邏輯地建立起穩(wěn) 定腔的模式理論.7 .高斯光束質(zhì)量的描述：M因子公式要記??；第四章光與物質(zhì)的共振相互作用1 .第1到第2節(jié)：1 .譜線(xiàn)加寬分類(lèi)、各自線(xiàn)型函數(shù)的特點(diǎn)；2 . 均勻展寬與非均勻展寬的主要區(qū)別點(diǎn)各自的定義,重點(diǎn):2 .第3節(jié)1 . 在考慮加寬機(jī)制前后三大躍遷之間的公式區(qū)別；2 . 兩種實(shí)際情況的討論及其物理意義；3 .三能級(jí)單模振蕩速率方程組已經(jīng)考慮了加寬在內(nèi)；4 .四能級(jí)單模振蕩速率方程組已經(jīng)考慮了加寬在內(nèi)；3 .第4節(jié)均勻加寬1. 均勻加寬工作物質(zhì)的增益系數(shù)的變化特點(diǎn)要考慮均勻加寬的線(xiàn)型函 數(shù)；2. 均勻加寬工作物質(zhì)的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)飽和、均勻加寬工作物質(zhì)的增

9、益系數(shù)飽和G：;4 .第5節(jié)非均勻加寬1. 非均勻加寬工作物質(zhì)的增益系數(shù)的變化特點(diǎn)要考慮非均勻加寬的線(xiàn)型 函數(shù)；2. 非均勻加寬工作物質(zhì)的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)飽和 Ans、非均勻加寬工作物質(zhì)的增益系數(shù)飽和G：;精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案第五章激光振蕩特性1 .連續(xù)激光穩(wěn)態(tài)與脈沖激光非穩(wěn)態(tài)是如何分類(lèi)的？注意對(duì)幾個(gè)圖的理解！2 .激光器的振蕩閾值：1 .閾值反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度inth；2 .閾值增益系數(shù)AGth ;3 .連續(xù)或長(zhǎng)脈沖激光器的閾值泵浦功率 Ppth 三能級(jí)系統(tǒng)；四能級(jí)系統(tǒng)；4 .短脈沖激光器的閾值泵浦能量Epth 三能級(jí)系統(tǒng)；四能級(jí)系統(tǒng)；5 .閾值特點(diǎn)小結(jié)；3 .激光器的振蕩模式1 .均勻加寬激光器的模

10、式競(jìng)爭(zhēng)在泵浦作用不太強(qiáng)時(shí),縱模的自選單模運(yùn)較；在泵浦作用較強(qiáng)時(shí),出現(xiàn)的空間燒空而引起的多縱模振蕩,注意學(xué)會(huì)表達(dá)！ ！ ！ ！ ！2 .非均勻加寬激光器的多縱模振蕩比擬好理解；4 .連續(xù)或長(zhǎng)脈沖激光器的輸出功率連續(xù)激光器穩(wěn)定工作時(shí),由于激光工作物質(zhì)的光放大作用,腔內(nèi)的損耗系數(shù)分 布不均勻,各縱模的駐波效應(yīng),光場(chǎng)的橫向高斯分布等因素,使得腔內(nèi)光強(qiáng)分布不 均勻,因而,精確計(jì)算各點(diǎn)的光強(qiáng)是個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題. 我們從增益飽和效應(yīng)出發(fā), 計(jì)算激光器在穩(wěn)態(tài)工作時(shí)腔內(nèi)的平均光強(qiáng),并在此根底門(mén)計(jì)算激光器的輸出功率.1 .激光器在外界激發(fā)作用很弱時(shí),激活介質(zhì)的小信號(hào)增益系數(shù)G0小于閾值增益系數(shù)Gth ,激光器無(wú)激

11、光輸出；2 .如果外界激發(fā)作用增強(qiáng)到小信號(hào)增益系數(shù)超過(guò)閾值時(shí),腔內(nèi)光強(qiáng)便會(huì)不斷 地增大；3 .但是腔內(nèi)的光強(qiáng)不會(huì)無(wú)限制地增加下去. 由于當(dāng)光強(qiáng)越強(qiáng),消耗的反轉(zhuǎn)粒 子數(shù)便越多,由于激活介質(zhì)的增益飽和作用而使增益系數(shù)下降.直到增益系數(shù)還沒(méi) 有下降到閾值,上述過(guò)程便會(huì)繼續(xù)下去,即光強(qiáng)繼續(xù)增大,增益系數(shù)繼續(xù)下降.直至增益系數(shù)Gz下降到閾值Gth時(shí),增益與損耗到達(dá)平衡,光強(qiáng)不再增大,這時(shí)的激光器建立起了穩(wěn)定的工作狀態(tài).4 .如果外界的激發(fā)作用再增強(qiáng),小信號(hào)增益系數(shù)又增大,腔內(nèi)光強(qiáng)必須增加 到一個(gè)更高的水平才能使增益系數(shù)下降到閾值,并重新建立起新的穩(wěn)定工作狀態(tài).精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案因此,外界激發(fā)增強(qiáng),激光

12、器的輸出功率就會(huì)增大.但是,不管外界的激發(fā)是強(qiáng)還是弱,穩(wěn)態(tài)工作連續(xù)工作時(shí)激活介質(zhì)的增益系數(shù) Gvq,Iv 總是等于閾值增益系數(shù)Gth : Gth = GVq , I vq = T ,公式中Vq為穩(wěn)定振蕩模式的頻率,1Vq為Vq模式的穩(wěn)定 光強(qiáng).1 .均勻加寬單模激光器的輸出功率；2,非均勻加寬單模激光器的輸出功率；3.均勻加寬多模激光器的輸出功率；4,非均勻加寬多模激光器的輸出功率；五,短脈沖激光器的輸出能量六,馳豫振蕩七,單模激光器的線(xiàn)寬極限第六章激光器件一,He-Ne激光器、CO激光器、Ar+離子激光器的各自波長(zhǎng)、能級(jí)系統(tǒng)、能量共振轉(zhuǎn)移的過(guò)程；準(zhǔn)分子激光器的波長(zhǎng)在哪個(gè)波段？N分子激光器的波

13、長(zhǎng)在呢個(gè)波段？二,固體激光材料的一般特點(diǎn)；包括工作介質(zhì)開(kāi)展情況尤其是晶體激光介質(zhì)的特點(diǎn)、泵浦源種類(lèi),了解 線(xiàn)發(fā)射和寬帶可調(diào)諧發(fā)射.三,紅寶石激光器波長(zhǎng)、能級(jí)特點(diǎn)、兩個(gè)波長(zhǎng)的競(jìng)爭(zhēng)情況；1,理化性質(zhì)：2.激光性能：吸收光譜、熒光光譜、能級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3,激光的形成過(guò)程：重點(diǎn)掌握該節(jié)內(nèi)容,以自編教材為主,掌握尖峰震蕩 效應(yīng)的形成過(guò)程在后面的調(diào) Q激光器要用到,答復(fù)幾個(gè)為什么？ 四,完整理解尖峰振蕩的形成過(guò)程；五,Nd:YAG激光器和摻數(shù)玻璃激光器波長(zhǎng)、能級(jí)特點(diǎn)；1,晶體理化性質(zhì)：2,晶體激光性能：吸收光譜、熒光光譜、能級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),三條熒光譜線(xiàn)對(duì)應(yīng)的熒光強(qiáng)度比值和各自是幾能級(jí)系統(tǒng)；3,激光的形成過(guò)程：重點(diǎn)

14、掌握該節(jié)內(nèi)容；精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案4.主要優(yōu)缺點(diǎn)六.鈦寶石激光器的特點(diǎn)；1 .晶體理化性質(zhì)：2 .晶體激光性能：吸收光譜、熒光光譜、能級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),為什么會(huì)寬帶發(fā)射？3 .主要特點(diǎn)：重點(diǎn)掌握幾個(gè)特點(diǎn),參考北京理工教材；4 .泵浦方式與器件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：第七章激光技術(shù)單獨(dú)1 .激光的選頻技術(shù)2 .激光的穩(wěn)頻技術(shù)3 .激光的選模技術(shù)4 .激光的調(diào)Q技術(shù)：要求掌握調(diào)Q的含義,調(diào)Q的分類(lèi)、電光效應(yīng)、電光調(diào) Q聲光效應(yīng)、聲光 調(diào)Q的過(guò)程；電光調(diào)Q和聲光調(diào)Q的區(qū)別；5 .激光的鎖模技術(shù)：1 .自由運(yùn)轉(zhuǎn)多縱模激光器的激光輸出的光場(chǎng)分布和光強(qiáng)分布特點(diǎn)；2 .鎖模后的多縱模激光器的激光輸出光場(chǎng)分布和光強(qiáng)分布特點(diǎn)；3 .鎖模后的超短脈沖峰值光強(qiáng)公式、時(shí)間周期、超短脈沖的寬度等公式；6 .調(diào)Q技術(shù)和鎖模技術(shù)兩者之間的主要區(qū)別；7 .變頻技術(shù)中的極化強(qiáng)度的理解,對(duì)混頻、倍頻、 OPA OPO勺理解； 電介質(zhì)的定義、非線(xiàn)性極化強(qiáng)度的表示公式、二階非線(xiàn)性極化強(qiáng)度、三階非 線(xiàn)性極化強(qiáng)度、極化率、和頻、差頻、倍頻、基頻、諧波等第八章半導(dǎo)體激光器1 .根本定義：禁帶寬度、光電導(dǎo)、pn結(jié)、同質(zhì)結(jié)與異質(zhì)結(jié)、單異質(zhì)結(jié)與雙異 質(zhì)結(jié)、超晶格結(jié)構(gòu)、量子阱等.吸收有幾種類(lèi)型？電光效應(yīng)與光電效應(yīng)的區(qū)別？光生伏特效應(yīng)、費(fèi)米能級(jí)等定義.2 .pn結(jié)的開(kāi)展順序：根據(jù)pn結(jié)的