2021年激光原理复习.pdf
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1、激光原理第一章1.激光器的组成部分及作用(1)工作物质(激活物质):用来实现粒子数反转和产生光的受激发射作用的物质体系。(2)泵浦源:提供能量,实现工作物质的粒子数反转。(3)谐振腔:提供轴向光波模的正反馈模式选择,保证激光器单模振荡,从而提高激光器的相干性。2.模式数的计算单色模密度:计算例:封闭腔在5000?处单色模密度。3.光谱宽度的计算其中,为波列长度。4.本征状态的定义给定空间内任一点处光的运动情况,在初始条件和边界条件确定后,原则上就可求解麦克斯韦方程组,一般可得到很多解,而且这些解的任何一种线性组合都可满足麦克斯韦方程,每一个特解,代表一种光的分布,即代表光的一种本振振动状态。V
2、cVcg322824328cnclct/1cl精品w o r d 学习资料 可编辑资料-精心整理-欢迎下载-第 1 页,共 18 页5.光子简并度的定义光子简并度对应于线度光源,在单位时间单位立体角内发出单位频宽的光子数(处于同一个相格中的光子数,处于一个模式中的光子数,处于相干体积内的光子数,处于同一量 子 态 内 的 光 子 数,都 有 相 同 的 含 义,均 定 义 为 光 子 简 并 度)。并 用表 示:6.光子简并度与单色亮度之间的关系光源的光子简并度,从微观上反映出光源的单色亮度。单色亮度:。光子简并度与单色亮度之间的关系为:7.光子平均能量的表达同一种光子运动状态(或同一种光波模
3、式)的光子平均能量:8.光的自发辐射、受激吸收、受激辐射自发辐射:处于的原子在无外来光子情况下自发地向能级跃迁,发射能量以光辐射形式放出即自发辐射。特点:自发辐射是仅与原子自身性质有关的随机过程,自发辐射的光在方向、偏振、相位方面都没有确定的关系,因此是不相干的。受激吸收:原子在外来光子作用下,若,处于的原子由于吸收该光子而受激跃迁到的过程。特点:受激吸收几率与外来光的频率有严格的选择性,与外来光辐射能量密度大小有关。外来光频率等于、的间隔所对应的频率时,受激吸收几率ShPgn)/2(2SPBBhvBv221)exp(KThhE2E1E21h1221EEh1E2E2E1E精品w o r d 学
4、习资料 可编辑资料-精心整理-欢迎下载-第 2 页,共 18 页文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1
5、K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3
6、U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE
7、9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8
8、D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10
9、D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:
10、CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9文档编码:CE9X8D5U6N1 HY8D1K5V5V6 ZA10D3U5N9F9最大。受激辐射:光的受激辐射是受激吸收的反过程。原子系统在外来光子作用下,若,处于的原子跃迁到,并辐射一个与外来光子相同的光子的过程。特点:受激辐射与外来光子有关,辐射的光子与引起受激辐射的外来光子有
11、相同的频率、位相、偏振以及传播方向。通过受激辐射,能够实现同态光子数放大,可以得到高光子简并度的相干光。9.爱因斯坦三系数的相互关系在热平衡情况下,辐射率和吸收率应相等,即单位时间内物质辐射出的光子数,等于单位时间内被物质吸收的光子数:。;为自发辐射爱因斯坦系数,为受激吸收爱因斯坦系数,为受激辐射爱因斯坦系数。、分别表示能级和的简并度,上式称为爱因斯坦关系式。当简并度=时,则=,即当其他条件相同时,受激辐射和受激吸收具有相同几率。正常情况下低能级原子数高能级原子数,即受激吸收比辐射更频繁发生,且波长越短,自发辐射的几率越大。10.速率方程理论的优点及局限性优点:速率方程是在不考虑光子的相位特性
12、和光子数的起伏特性情况下,它是全量子化理论的一种简化形式。速率方程理论主要用于描述激光的光强特性,近似地描述烧孔效应、兰姆凹陷与多模竞争等特性。局限性:对于增益介质色散等频率特性和与量子起伏有关的激光特性研究,这一理论21h1221EEh2E1E121212212BnBnAn18211221332121BBggchBA21A12B21B1g2g1E2E1g2g12B21B1n2n精品w o r d 学习资料 可编辑资料-精心整理-欢迎下载-第 3 页,共 18 页文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L
13、9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6
14、ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10
15、Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8
16、文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:C
17、C1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D
18、2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9
19、HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8就不能解释。11.粒子数反转分布的定义在激光器工作物质内部,由于外界能源的激励,破坏了热平衡,有可能使得处于高能级上的粒子数大大增加,达到,这种情况称为粒子数反转分布,也称为集居数反转分布。12.增益系数的定义光在激活物质内部将越走越强,使该激光工作物质输出的光能量超过入射光的能量,这就是光的放大过
20、程,其放大作用的大小通常用增益系数G来描述。增益系数相当于光沿着Z轴方向传播时,在单位距离内所增加光强的百分比,其单位为。13.阈值条件的概念及定义阈值条件(起振条件):激光器实现振荡所需要的最低条件。定义式:,式中,为增益系数,L 为谐振腔腔长,和分别为量反射镜面的反射率,为除反射镜透射外的每单位长度上平均损耗系数。14.能量的共振转移的定义当激发态 He原子和基态 Ne原子发生非弹性碰撞并交换能量而将Ne原子激励到 Ne的3s 和 2s 能级,这个过程称为能量的共振转移。15.激光的特性(解释why)2E2n2n1n)()()(ZZdIIZGd11cm)()(内21ln21rrLG)(G1
21、r2r内精品w o r d 学习资料 可编辑资料-精心整理-欢迎下载-第 4 页,共 18 页文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文
22、档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC1L10D2C9P9 HE1J1L9H2H6 ZE1K10Z4E8N8文档编码:CC
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- 2021 激光 原理 复习
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