激光原理基礎知識總結

來源:寧哥說財經    關鍵詞:激光, 激光器, 激光技術,    發布時間:2019-04-01

設置字體:
 



第一章 激光產生的條件

1、解釋黑體和黑體輻射?并描述它們的物理意義。

2、解釋自發輻射、受激輻射、受激吸收的物理意義,并寫出它們的特征和躍遷幾率。

3、理解三個愛因斯坦系數及其關系。

4、解釋光譜線寬、相干時間、相干長度。

5、解釋激光的空間相干性、時間相干性。

6、描述光的多普勒效應。

7、解釋均勻增寬與非均勻增寬。


光譜線寬

8、描述波爾茲曼分布,解釋輻射躍遷與非輻射躍遷。

9、解釋粒子數反轉分布,并說明如何實現粒子數反轉分布。

10、簡述激光器的構成以及各個部分的作用。

11、簡述激光形成的條件,并證明二能級系統不能產生激光。

12、激光的特點:相干性好、方向性好、單色性好、亮度高。這四種特性可以歸結為激光具有很高的光子簡并度。

13、解釋光子簡并度的物理意義。

14、簡述脈沖激光尖峰形成的過程以及原因。

15、推導出自然增寬和多普勒增寬的線性函數。并說明他們屬于什么增寬類型。


自然增寬

第二章 激光器的工作原理

1、三種諧振腔:穩定腔、臨界腔、非穩腔。

2、非穩腔和穩定腔有何區別?舉例說明哪些是穩定腔,哪些是臨界腔,哪些又是非穩腔?

3、圖解法判斷諧振腔的穩定條件。


 

4、說明三能級系統和四能級系統的本質區別,畫出示意圖。哪個系統更容易形成粒子數反轉,為什么? 分別舉例說明,并寫出其波長。

5、分別描述小信號工作狀態與小信號增益。

6、增益飽和是什么?它在激光穩定輸出中起什么作用?譜線增寬如何影響增益飽和特性?

7、說明均勻增寬和非均勻增寬工作物質中增益飽和的機理。

8、解釋諧振腔的損耗,單程損耗因子,腔的品質因數。


不同模式


9、描述非均勻增寬工作物質中的增益飽和的“燒孔效應”,并說明原理。

10、解釋解釋內部損耗與鏡面損耗。

11、描述激光諧振腔內形成穩定光強的過程。

12、描述自激振蕩及其形成條件。

13、解釋激光器的弛豫振蕩現象。

14、粒子數反轉分布的閾值條件。

15、四能級速率方程的推導。并分析在穩態工作時,激光上下能級間粒子數密度反轉分布關系式。

上下能級間粒子數密度反轉分布


第三章 激光器的輸出特性

1、激光諧振腔衍射理論的自再現模。

2、菲涅爾-基爾霍夫衍射積分方程得到的本征函數和本征值各代表什么?

3、諧振腔的諧振條件?如何計算縱模的頻率、縱模頻率間隔和縱模的數目?


縱模頻率間隔


4、高斯光束的表征方法:用束腰半徑及束腰位置表征;用光斑半徑及等相位面曲率半徑表征。

5、分別用公式表示高斯光束的有效截面半徑、束腰半徑、鏡面光束半徑、波陣面的曲率半徑。

6、高斯光束的遠場發散角與衍射極限。

7、高斯光束的亮度與哪些參數有關?


高斯光束

8、輸出功率與飽和光強、光束截面的關系。

9、描述蘭姆凹陷的形成過程。

10、造成線寬的原因是什么?線寬由哪些參數決定?線寬極限是什么?

11、激光光束品質因子的表達式及其物理意義。

12、解釋任意一個共焦球面腔與無窮多個穩定球面腔等價。

13、證明任一滿足穩定條件的球面腔唯一地等價于一個對稱共焦腔等價。

14、證明高斯光束基模光斑半徑變成規律呈現雙曲線。

15、證明高斯光束的等相位面在近軸區域近似成球面分布。


球面與雙曲線


第四章 激光的基本技術

1、解釋橫模和縱模,并說明選模的原因?

2、解釋縱模競爭與空間競爭。

3、激光單橫模選?。汗怅@法、聚焦光闌法、腔內望遠鏡法。高階橫模的光束截面比基橫模大,減小菲涅爾數,可以抑制各高階橫模的振蕩。


激光模式


4、激光單縱模選?。憾糖环ǎ嚎v模間隔與諧振腔腔長成反比,為了在激光增益曲線中獲得單一頻率的縱模,可通過縮小腔長來增大縱模頻率間隔,使其在熒光譜線有效寬度范圍內,只存在一個縱模振蕩。但這種方法使得諧振腔受到限制。法布里-珀羅標準具:由兩個端面平行且鍍有高反射的反射膜組成。由于多光束干涉的結果,對若干個很窄頻率帶寬的光有極高的透過率。通過調整F-P標準具的傾角,可以達到選頻目的。三反射鏡法:設置三個反射鏡,組成兩個耦合的諧振腔,滿足兩個諧振條件的光能夠輸出,只要短腔足夠短,就可以得到單縱模。


激光模式


5、衍射損耗:通過求解激光諧振腔的自再現模積分方程得到,在激光諧振腔內振蕩的基橫模是高斯光束,其光振幅和光強分布在與光軸垂直的平面上呈高斯函數形式,一直延伸到離光軸無限遠處。因此,由于反射鏡的有限尺寸的限制,每一次反射都會有一部分光能衍射到鏡面之外,造成能量損失。這種由于衍射效應形成的光能量損失稱為衍射損耗。

6、頻率的漂移:一個激光器通過選模獲得單頻振蕩后,由于內部和外界條件的變化,諧振頻率仍然會在整個線型寬度內移動。這種現象叫做頻率的漂移。

7、頻率的穩定性包括頻率穩定度與頻率復現度,并解釋之。

8、影響頻率穩定的因素:腔長與折射率,請量化分析。

9、穩頻方法:被動式穩頻和主動式穩頻。其中主動穩頻率包括蘭姆凹陷穩頻、飽和吸收穩頻、塞曼穩頻、無源腔穩頻。

10、簡述光束的三種變換方法,并說明變換原因。


 


11、激光偏轉的方法:機械偏轉、電光偏轉和聲光偏轉。

12、解釋激光調制技術,并說明其各種分類。

13、激光調Q技術:用調節諧振腔的Q值以獲得激光巨脈沖的技術。其原理是采用某種辦法使諧振腔在泵浦開始時處于高損耗低Q值狀態,這時激光振蕩的閾值很高,粒子密度反轉數即使積累到很高水平也不會產生振蕩;當粒子密度反轉數達到其峰值時,突然使腔的Q值增大,導致激光介質的增益將大大超過閾值,迅速產生振蕩。這時積累在亞穩態上的粒子所具有的能量會很快轉換為光子的能量,光子像雪崩一樣以極高的速率增長,激光器便可輸出一個峰值功率高、寬度窄的激光巨脈沖。

14、調Q技術分類:因為諧振腔的損耗包括反射損耗、吸收損耗、衍射損耗、散射損耗和透射損耗。用不同方法控制不同類型的損耗,就形成了不同的調Q技術??刂品瓷鋼p耗的有機械轉鏡調Q技術、電光調Q技術,控制吸收損耗的有可飽和吸收染料調Q技術,控制衍射損耗的有聲光調Q技術等等。

15、鎖模技術:強迫激光器中振蕩的各個縱模相位鎖定,使各模式相干疊加以獲得超短脈沖的技術。鎖模技術使激光能量在時間上高度集中,可以獲得飛秒量級的超短脈沖激光。


希臘字母biao
永旺彩票注册链接
<rt id="oosoi"></rt>
<tr id="oosoi"><optgroup id="oosoi"></optgroup></tr>
<rt id="oosoi"></rt>
<rt id="oosoi"><optgroup id="oosoi"></optgroup></rt>
<sup id="oosoi"><optgroup id="oosoi"></optgroup></sup>
<acronym id="oosoi"></acronym><sup id="oosoi"></sup>