激光復(fù)習(xí)總結(jié)要點(diǎn)

1、復(fù)習(xí)提綱2011年10月第一章 激光產(chǎn)生的基本原理一. 相干性的光子描述（概念、概念）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、基本推導(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）。3. 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。二者是等價(jià)的4. 光子簡(jiǎn)并度越大，則相干光強(qiáng)越大。二. 光的受激輻射基本概念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、！!三. 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、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。處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)的物質(zhì)激活介質(zhì)、激光介質(zhì)或增益介質(zhì)；增益系數(shù)：表示光通過(guò)單位長(zhǎng)度激活介質(zhì)后光強(qiáng)增長(zhǎng)的百分?jǐn)?shù)；當(dāng)(n2-n1)不隨著z的變化而變化，而且I0很小，G0可以認(rèn)為是常數(shù)，這種情況稱為小信號(hào)增益。（增益曲線）當(dāng)(n2-n1)隨著z的變化而變化，稱為大信號(hào)增益，用G00表示；增益飽和現(xiàn)象激光上能級(jí)粒子數(shù)n2減小到小信號(hào)時(shí)的1/2時(shí)候?qū)?yīng)的光強(qiáng) I 就是飽和光強(qiáng)IS；如果在增益介質(zhì)中光強(qiáng)始終

3、滿足條件I<<IS ， 則增益系數(shù)為常數(shù)且不隨Z而變化，這就是小信號(hào)的情況；如果在增益介質(zhì)中光強(qiáng)不能滿足條件I<<IS，則增益隨著z的增加而減小，這就是大信號(hào)的情況；在光放大同時(shí)，總存在著光的損耗，損耗系數(shù)定義為：閾值條件為：2. 激光的產(chǎn)生具備的兩個(gè)條件是什么？粒子數(shù)反轉(zhuǎn)；增益大于損耗當(dāng)能量為hn21=E2-E1的光子通過(guò)增益介質(zhì)時(shí)，引起的受激輻射將超過(guò)受激吸收，使得輸出的光能量大于入射的光能量，增益介質(zhì)對(duì)光進(jìn)行了放大，這就是激光放大器的基本原理，這樣的增益介質(zhì)即為光放大器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）和微波激射器的區(qū)別；

4、當(dāng)激光放大器的長(zhǎng)度足夠大時(shí)，它可能成為一個(gè)自激振蕩器4. 完整敘述敘述從粒子數(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。四. 激光器的基本組成泵浦源、增益介質(zhì)、諧振腔、其他元件；五. 兩類能級(jí)系統(tǒng)激活粒子系統(tǒng)主要?dú)w結(jié)為哪兩類？每一類中典型代表激光器是什么激光器？三能級(jí)：紅寶石激光器、氬離子激光器；四能級(jí)：氦氖激光器、二氧化碳激光器、Nd:YAG激光器。六. 激光的四大特性1. 激光的四大特性是什么？單色性好、方向性好、相干性好、高強(qiáng)度2. 影響單色性和方向性的因素分別是什么？方向性越好，則光束的空間相干性越好。根據(jù)光的衍射理論，任何光通過(guò)輸出孔徑時(shí)都要產(chǎn)生衍射，衍射角的大小與光波長(zhǎng)成正比，與

5、孔的直徑成反比方向性越好、空間相干性程度越高;方向性（發(fā)散角）受衍射極限的限制 模數(shù)對(duì)相干性的影響 橫模數(shù)減少，變小，空間相干性越高 ，反之亦然 縱模數(shù)減少， 變小，時(shí)間相干性越高，反之亦然 為了提高激光器的空間相干性，首先限制激光器工作在TEM00單橫模；其次，合理選擇光腔的類型以及增加腔長(zhǎng)以利于提高光束的方向性。第二章 光學(xué)諧振腔一. 第1節(jié)和第2節(jié)1. 光學(xué)諧振腔有哪兩種作用？分類是怎樣的？光諧振腔的作用是提供軸向光波模的正反饋及保證激光器的單模振蕩；分類：閉腔；氣體波導(dǎo)腔；開(kāi)腔；按幾何損耗的高低分：穩(wěn)定腔、非穩(wěn)腔、臨界腔。2. 對(duì)于開(kāi)腔，常用的處理方法有幾種？幾何光學(xué)分析法、矩陣光學(xué)分

6、析法、波動(dòng)光學(xué)分析法3. 諧振腔內(nèi)的模式與諧振腔的關(guān)系是怎樣的？諧振腔的模式: 諧振腔內(nèi)允許或可能存在的電磁波的本征態(tài)（光波模式）或腔內(nèi)可能區(qū)分的光子的狀態(tài)（光子態(tài)）。關(guān)系：腔的參數(shù)確定后，則模的特征就由麥?zhǔn)戏匠探M及腔的邊界條件唯一地確定。4. 描述腔內(nèi)模式的基本特征有哪些？電磁場(chǎng)分布、諧振頻率、相對(duì)功率損耗、發(fā)散角5. 橫模與縱模的基本概念、區(qū)別，如何理解自再現(xiàn)模（孔闌傳輸線）？諧振的條件是什么？諧振條件：；縱模間隔：6. 縱模的個(gè)數(shù)與哪兩個(gè)因素有關(guān)？工作物質(zhì)的熒光線寬和腔長(zhǎng)7. 光腔的損耗分類、描述（平均單程損耗因子、光子在腔內(nèi)的平均壽命、無(wú)源腔的Q值、無(wú)源腔的本征縱模線寬）以及和模式的對(duì)

7、應(yīng)關(guān)系。 (1)幾何損耗；（2）衍射損耗；（3）腔鏡反射不完全引起的損耗；（4）內(nèi)損耗光腔的損耗可用平均單程損耗因子、光子在腔內(nèi)的平均壽命、無(wú)源腔的本征縱模線寬、無(wú)源腔的Q值描述。8. 腔內(nèi)光子的平均壽命、Q、平均單程損耗因子之間的關(guān)系。損耗越大， 越大，越短，越寬，Q 值越小。二. 第3節(jié) 1. 幾種簡(jiǎn)單的光線傳播矩陣表示，理解ABCD矩陣 折射矩陣： 球面反射矩陣： 3. 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。往返矩陣與初始坐標(biāo)無(wú)關(guān)，可用來(lái)描述任意傍軸光線在腔中的傳播行為。往返矩陣中的各個(gè)元素的具體值與初始出發(fā)位置、光線往返順序有關(guān)。

8、：穩(wěn)定腔：非穩(wěn)腔：臨界腔，若，穩(wěn)定腔；若，非穩(wěn)腔；若，臨界腔。臨界腔：對(duì)稱共焦腔( R1 =R2=L )、平行平面腔、共心腔。如果將腔的任一個(gè)反射鏡的曲率中心與頂點(diǎn)稱為該反射鏡的兩個(gè)特征點(diǎn)，則當(dāng)諧振腔中兩個(gè)反射鏡的兩個(gè)特征點(diǎn)之間只包含另一個(gè)反射鏡的一個(gè)特征點(diǎn)時(shí)，這個(gè)諧振腔就是穩(wěn)定腔；如果某個(gè)反射鏡的兩個(gè)特征點(diǎn)之間包含了另一反射鏡的兩個(gè)特征點(diǎn)或不包含另一反射鏡的特征點(diǎn)時(shí)，該諧振腔就是非穩(wěn)腔；如果兩個(gè)反射鏡的特征點(diǎn)之間有重合，則該諧振腔就是臨界腔。三. 第4節(jié)到第8節(jié)內(nèi)容綜述 1. 首先要理解開(kāi)腔模式的基本概念，要看ppt文件；2. 其次要理解在惠更斯菲聶耳原理（光的衍射理論基礎(chǔ)）的基礎(chǔ)上進(jìn)行的菲

9、聶耳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。（積分公式表明：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. 在前面兩步基礎(chǔ)上處理對(duì)稱開(kāi)腔自再現(xiàn)模式應(yīng)該滿足的積分方程。前面3步是理論基礎(chǔ)，在前面3步理解的基礎(chǔ)上，下面才考慮幾種常見(jiàn)的諧振腔中的理論處理方法：. 平行平面腔模式的迭代求解Fox-Li迭代求解法；平行平面腔的優(yōu)點(diǎn)有哪些？方向性極好、模體積較大、容易獲得單模模振蕩. 方形鏡共焦腔的自再現(xiàn)模：積分方程精確求解得到鏡面上場(chǎng)的振幅和相位分布單程功率損耗單程相移和諧振頻率；. 方形鏡共焦腔的行波場(chǎng)（厄米-高斯光

10、束）：腔內(nèi)任意一點(diǎn)處的光波場(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；基模高斯光束腰斑半徑：光斑半徑隨z按照雙曲線規(guī)律變化。當(dāng) z=0 時(shí)，達(dá)到最小值, ；當(dāng)時(shí)，有。模體積：描述某一腔模在腔內(nèi)擴(kuò)展的空間體積；模體積大，對(duì)激活介質(zhì)能量的提取就大，對(duì)模式振蕩作貢獻(xiàn)的粒子數(shù)越多，就有可能獲得大的輸出功率；決定一個(gè)模式能否振蕩，能獲得多大的輸出功率，與其它模式的競(jìng)爭(zhēng)情況等。模體積：看成底半徑為0，高為L(zhǎng)的圓柱體。等相位面分布：當(dāng)時(shí)，反射鏡面本身與兩個(gè)等相面重合；當(dāng)時(shí)，腔心和無(wú)窮遠(yuǎn)處的等相面為平面。遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角：(基模) ；高階模的發(fā)散角隨階次的增大而增大，方向性變差！. 圓形鏡

11、共焦腔（積分方程有解析解超橢球函數(shù)）：. 一般穩(wěn)定球面腔的模式特點(diǎn)：使用等價(jià)腔的概念。處理原則：穩(wěn)定球面腔與共焦腔的等價(jià)性。任何一個(gè)共焦腔可以與無(wú)窮多個(gè)穩(wěn)定球面鏡腔等價(jià)等價(jià)的含義：二者有相同的行波場(chǎng)。以共焦腔模式空間分布，尤其是其等相面的分布規(guī)律為依據(jù)；任意一個(gè)穩(wěn)定球面腔唯一地等價(jià)于某一共焦腔等價(jià)條件：以拉蓋爾高斯或厄米高斯近似為前提。即只有穩(wěn)定腔的孔徑足夠大，腔中的場(chǎng)集中在軸線附近時(shí)，等價(jià)結(jié)論才正確第三章 高斯光束1. 理解基模高斯光束的基本性質(zhì)；2. 高斯光束的特征參數(shù)有幾組？3. 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

12、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)；5. 高斯光束的準(zhǔn)值（減小發(fā)散角，提高方向性）、聚焦（使腰斑變?。粶?zhǔn)直：目的：減小發(fā)散角，提高方向性； 方法：（1）單透鏡：腰斑半徑越小，則像高斯光束的方向性越好。因此，先用一個(gè)短焦距的透鏡將高斯光束聚焦，以便獲得較小的腰斑，然后再用一個(gè)長(zhǎng)焦距的透鏡來(lái)改善其方向性。（2）望遠(yuǎn)鏡；6. 高斯光束的自再現(xiàn)變換：什么情況下是自再現(xiàn)變換？u 利用薄透鏡實(shí)現(xiàn)高斯光束的自再現(xiàn)變換；當(dāng)透鏡的焦距等于高斯光束入射在透鏡表面上的波面曲率半徑的一半時(shí)，透鏡對(duì)該高斯光束作自在現(xiàn)變換；u 利用球面反射鏡實(shí)現(xiàn)高斯光束的自再現(xiàn)變換；當(dāng)入射在球面鏡上的高斯光束波前曲率半徑正

13、好等于球面鏡的曲率半徑時(shí)，在反射時(shí)高斯光束的參數(shù)將不會(huì)發(fā)生變化，即像高斯光束與物高斯光束完全重合，將這種情況稱為反射鏡與高斯光束的波前匹配。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，只要適當(dāng)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，以高斯光束的基本性質(zhì)和傳輸規(guī)律為基礎(chǔ)，可以邏輯地建立起穩(wěn)定腔的模式理論。7. 高斯光

14、束質(zhì)量的描述。聚焦光斑尺寸、遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角；2.光腰尺寸和遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角的乘積；3.光束倍率因子。第四章 光與物質(zhì)的共振相互作用一. 第1到第2節(jié)：1. 譜線加寬分類、各自線型函數(shù)的特點(diǎn)；加寬分類：均勻加寬、非均勻加寬、綜合加寬種類: 自然加寬、碰撞加寬、晶格振動(dòng)加寬自然加寬：原子在激發(fā)態(tài)上的有限壽命。在不受外界影響時(shí)，受激原子并非永遠(yuǎn)處于激發(fā)態(tài)，它們會(huì)自發(fā)地向低能態(tài)躍近；碰撞加寬：氣體中，原子或分子之間的無(wú)規(guī)“碰撞”。在固體中，是指原子晶格熱弛豫過(guò)程；由于晶格原子的熱振動(dòng)，鑲嵌在晶體里的激活離子處在隨時(shí)間變化的晶格場(chǎng)中,導(dǎo)致其能級(jí)位置在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化從而引起譜線加寬。溫度越高，振動(dòng)越劇烈，譜線越

15、寬。線型函數(shù)：分布在某一頻率附近單位頻率間隔內(nèi)的自發(fā)輻射功率與整個(gè)頻率范圍內(nèi)的自發(fā)輻射總功率之比。；譜線寬度：2. 均勻展寬與非均勻展寬的主要區(qū)別點(diǎn)（各自的定義）；均勻加寬：引起加寬的物理因素對(duì)每個(gè)原子都是等同的；非均勻加寬：原子體系中每個(gè)原子只對(duì)譜線內(nèi)與它的表觀中心頻率相應(yīng)的部分有貢獻(xiàn)，可以區(qū)分譜線上的某一頻率范圍是由哪部分原子發(fā)射的，它的特點(diǎn)是，不同發(fā)光粒子只對(duì)光源光譜線相應(yīng)部分有貢獻(xiàn)。 二. 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)）

16、；三. 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)的增益系數(shù)飽和；四. 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、非均勻加寬工作物質(zhì)的增益系數(shù)飽和；第五章 激光振蕩特性一. 連續(xù)激光（穩(wěn)態(tài)）與脈沖激光（非穩(wěn)態(tài)）是如何分類的？注意對(duì)幾個(gè)圖的理解！連續(xù)或長(zhǎng)脈沖激光器 ( t0>>2 )穩(wěn)定工作狀態(tài)(穩(wěn)態(tài))脈沖激光器 ( t0 <<2 )非穩(wěn)定工作狀態(tài)(非穩(wěn)態(tài))二. 激光器的振蕩

17、閾值：1. 閾值反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度；;自激振蕩閾值條件：不同模式(頻率)具有不同的閾值反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度nth ;中心頻率處閾值反轉(zhuǎn)粒子數(shù)最低nth (中心頻率);損耗越大、發(fā)射截面越小、腔長(zhǎng)越短、則閾值反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度越大。2. 閾值增益系數(shù)；不同的縱模具有相同的損耗，因而具有相同的；不向的橫模具有不同的損耗，因而具有不同的；高次橫模的比基模的大；3. 連續(xù)或長(zhǎng)脈沖激光器的閾值泵浦功率（三能級(jí)系統(tǒng)；四能級(jí)系統(tǒng)）；三能級(jí)：四能級(jí)：4. 短脈沖激光器的閾值泵浦能量（三能級(jí)系統(tǒng)；四能級(jí)系統(tǒng)）；三能級(jí)：四能級(jí)：5. 閾值特點(diǎn)小結(jié)；1.三能級(jí)系統(tǒng)所需的閾值能量比四能級(jí)大得多（三能級(jí)系統(tǒng)的激光下能級(jí)是基態(tài)，至少要

18、將一半粒子n/2激勵(lì)到E2。四能級(jí)系統(tǒng)的激光下能級(jí)幾乎為空，只需將nt個(gè)粒子激發(fā)到E2，而n/2>> nt。）2. 光腔損耗對(duì)三能級(jí)系統(tǒng)的影響較對(duì)四能級(jí)的影響要?。▽?duì)三能級(jí)系統(tǒng)，要將(n+nt )/2粒子激勵(lì)到E2 ，而n/2>>nt ，可忽略nt 。而對(duì)四能級(jí)系統(tǒng)，只需將nt個(gè)粒子 激發(fā)到E2，而nt 。但當(dāng)很大，使得nt也很大，達(dá)到可以與n/2相比擬時(shí)，才要考慮損耗對(duì)三能級(jí)系統(tǒng)閾值的影響。）3. Ppt,， Ept 與工作物質(zhì)特性有關(guān)三. 激光器的振蕩模式 不管激發(fā)強(qiáng)或若，穩(wěn)態(tài)工作時(shí)激光器振蕩模式的大信號(hào)增益系數(shù)總是等于閾值增益系數(shù)。1. 均勻加寬激光器的模式競(jìng)爭(zhēng)（

19、縱模的自選模、空間燒空引起的多縱模振蕩），注意學(xué)會(huì)敘述！空間燒孔引起的多縱模振蕩:激光增強(qiáng)時(shí)，均勻加寬激光器為多縱模振蕩，激發(fā)越強(qiáng)， 達(dá)到閾值從而參與競(jìng)爭(zhēng)而振蕩的縱模個(gè)數(shù)越多。 增益的軸向(或縱向)空間燒孔效應(yīng): 由于腔內(nèi)的駐波場(chǎng)分布，波腹處光強(qiáng)大，波節(jié)處光強(qiáng)小。由于飽和效應(yīng)，則在波腹處增益系數(shù)最小，在波節(jié)處最大，形成增益系數(shù)的軸向空間分布。2. 非均勻加寬激光器的多縱模振蕩四. 連續(xù)或長(zhǎng)脈沖激光器的輸出功率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

20、蕩一般固體脈沖激光器所輸出的并不是一個(gè)平滑的光脈沖,而是一群寬度只有微秒量級(jí)的短脈沖序列，即所謂“尖峰”序列。激勵(lì)越強(qiáng)，則短脈沖之間的時(shí)間間隔越??；單模激光器的輸出是一個(gè)衰減尖峰序列；泵浦功率越大，尖峰形成越快，因而尖峰的時(shí)間間隔越小；尖峰序列是向穩(wěn)態(tài)振蕩過(guò)渡的馳豫過(guò)程的產(chǎn)物七. 單模激光器的線寬極限無(wú)源腔：腔的損耗越低，則光場(chǎng)的衰減時(shí)間越長(zhǎng)，模式線寬也越窄。有源腔：有源腔單模激光器的線寬極限為：；這種線寬是由于自發(fā)輻射的存在而產(chǎn)生的，因而是無(wú)法排除的，所以稱它為線寬極限。由上述公式可看出：輸出功率越大，線寬就越窄。這是因?yàn)檩敵龉β试龃缶鸵馕吨粌?nèi)相干光子數(shù)增多，受激輻射比自發(fā)輻射占更大優(yōu)勢(shì)，

21、因而線寬變窄。減小損耗和增加腔長(zhǎng)也可使線寬變窄。八頻率牽引：在有源腔中，由于增益物質(zhì)的色散，使縱模頻率比無(wú)源腔縱模頻率更靠近中心頻率，這種現(xiàn)象叫做頻率牽引。第六章 激光器件一. He-Ne激光器、CO2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；三能級(jí)：紅寶石激光器、氬離子激光器；四能級(jí)：氦氖激光器、二氧化碳激光器、Nd:YAG激光器。氦氖激光器：632.8nm、1.15m、3.39m；原子激光器；連續(xù)輸出；CO2激光器：10.6微米，9.6微米；分子激光器；連續(xù)、脈沖輸出；功率較大（高達(dá)幾十萬(wàn)瓦）、能量轉(zhuǎn)換效率高，但體積大；氬離子激光器：488nm藍(lán)光、514.5nm綠

22、光；離子激光器；連續(xù)輸出；紅寶石激光器（第一個(gè)出現(xiàn)激光器）：Al2O3:Cr3+，基質(zhì)為剛玉；脈沖工作方式（具有較高的泵浦能量閾值，故不常用）；Nd:YAG：1.064微米（四能級(jí)）、1.3微米（四能級(jí)）、946nm（三能級(jí)）Nd:YAG激光器器件閾值低、理化性能好、連續(xù)、脈沖、鎖模、調(diào)Q技術(shù)均適用。二. 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；692.9nm、694.3nm；三能級(jí)系統(tǒng)，具有高的泵浦能量閾值，通常只能以脈沖方式工作；三. 完整理解尖峰振蕩的形成過(guò)程； 四. Nd:YAG激光器和摻釹玻璃激光器波長(zhǎng)、能級(jí)特點(diǎn)；五. 激光束質(zhì)量的表示方法：M2因子等； 六. 固體激光材料的

23、一般特點(diǎn)；固體激光器：運(yùn)行方式多樣，能實(shí)現(xiàn)激光運(yùn)轉(zhuǎn)的固體工作物質(zhì)多達(dá)數(shù)百種、激光譜線達(dá)數(shù)干條，多分布于可見(jiàn)光及近紅外光區(qū)，并能利用非線性晶體實(shí)現(xiàn)倍頻、二倍頻、四倍頻，其頻率可達(dá)紫外區(qū)，固體激光器導(dǎo)光系統(tǒng)簡(jiǎn)單，制作容易，結(jié)構(gòu)緊湊、牢固耐用。氣體激光器：氣態(tài)工作物質(zhì)的光學(xué)均勻性遠(yuǎn)比固體好，所以氣體激光器易于獲得衍射極限的高斯光束，方向性好。氣體工作物質(zhì)的譜線寬度遠(yuǎn)比固體小，因而激光的單色性好，但氣體激光器的體積一般比較大。七. 鈦寶石激光器的特點(diǎn)；很寬的波長(zhǎng)范圍（6601180nm）連續(xù)可調(diào)； 調(diào)諧范圍寬、增益高、泵浦源好找（吸收峰在500nm附近綠光）、理化性能好。第七章 激光技術(shù)（單獨(dú)）一.

24、調(diào)Q技術(shù)：要求掌握調(diào)Q的含義，調(diào)Q的分類、電光效應(yīng)、電光調(diào)Q、聲光調(diào)Q的過(guò)程；電光調(diào)Q和聲光調(diào)Q的區(qū)別；設(shè)腔的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，腔內(nèi)介質(zhì)的折射率為n，則光在腔內(nèi)傳播一個(gè)單程所需要的時(shí)間t為nL/C，光在腔內(nèi)每秒中損耗的能量為 ，則： 分類：主動(dòng)調(diào)Q和被動(dòng)調(diào)Q調(diào)Q 激光器的兩種儲(chǔ)能方式：工作物質(zhì)儲(chǔ)能和諧振腔儲(chǔ)能1. 工作物質(zhì)儲(chǔ)能脈沖反射式調(diào)Q(PRM 法)腔長(zhǎng)不宜過(guò)長(zhǎng)，輸出損耗也不宜太?。辉诘蚎值狀態(tài)下激光工作物質(zhì)的上能級(jí)積累粒子，當(dāng)Q值突然升高時(shí)形成巨脈沖振蕩，同時(shí)輸出光脈沖。2.諧振腔儲(chǔ)能脈沖透射式調(diào)Q (PTM 法)：將能量以光子的形式儲(chǔ)存在諧振腔中，當(dāng)腔內(nèi)光子數(shù)密度達(dá)到最大值時(shí)，瞬間將腔內(nèi)能量全

25、部輸出，因此也叫腔倒空法。特點(diǎn)：脈沖寬度更窄；峰值功率更高；能量利用率更高電光效應(yīng)：某些晶體在外加電場(chǎng)作用下，其折射率發(fā)生變化（普克爾效應(yīng)），使通過(guò)晶體的不同偏振方向的光之間產(chǎn)生位相差，從而使光的偏振狀態(tài)發(fā)生變化的現(xiàn)象。KDP電光調(diào)制效率很高；聲光調(diào)制：（不宜用于高能調(diào)Q激光器）聲光效應(yīng)：當(dāng)聲波在某些介質(zhì)中傳播時(shí)，該介質(zhì)會(huì)產(chǎn)生與聲波信號(hào)相應(yīng)的隨時(shí)間和空間周期變化的彈性形變，從而導(dǎo)致介質(zhì)折射率的位相光柵。彈光效應(yīng)：當(dāng)材料受力時(shí)，光通過(guò)材料而引起材料折射率的變化的現(xiàn)象。聲光Q開(kāi)關(guān)的組成：由一塊對(duì)激光波長(zhǎng)透明的聲光介質(zhì)（熔融的石英）及換能器（石英：作用是將高頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲波）。二. 鎖膜技術(shù)重點(diǎn)掌

26、握：超快激光器、超快脈沖、超短脈沖基本原理：通常激光器的輸出是由若干個(gè)縱模組成，由于各個(gè)縱模的相位不相同并呈隨機(jī)變化，因而激光器輸出光強(qiáng)只是各個(gè)模式非相干疊加的結(jié)果。當(dāng)我們采取措施使各模的初始相位保持一定關(guān)系時(shí)，就會(huì)發(fā)生相干疊加，輸出一列周期性變化的鎖模光脈沖串。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)； 一個(gè)多縱模激光器中，假如有2N+1個(gè)縱模，各縱模初始相位彼此無(wú)關(guān)聯(lián)，完全獨(dú)立和隨機(jī)的；相鄰縱模之間的間隔并不完全相等；輸出光強(qiáng)是各縱模的非相干疊加的結(jié)果。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)； 相鄰最大峰之間的時(shí)間間隔：激光器輸出的是間隔為t的規(guī)則脈沖序列； 鎖模脈沖的寬度：；鎖模脈沖的輸出峰值功率：鎖模輸出脈沖峰值功率正比于 ，而自由運(yùn)轉(zhuǎn)激光器的平均功率正比于，因此，鎖模脈沖的輸出峰值功率是鎖模前單個(gè)脈沖的倍，是鎖模前多個(gè)脈沖合成功率的倍；在固體激光器中，振蕩模的數(shù)量可以達(dá)到103104，所以鎖模后單個(gè)脈沖的峰值功率可以達(dá)到很高。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；三. 上述調(diào)Q和鎖模技術(shù)兩者之間的主要區(qū)別；四. 變頻技術(shù)中的極化強(qiáng)度的理解，對(duì)混頻、倍頻、OPA、OPO的理解；第八章 半導(dǎo)體激光器一. 基本定義：禁帶寬度、光電導(dǎo)、pn結(jié)、超晶格結(jié)構(gòu)、量子阱等滿帶（filled band）：允帶中的