1、長(zhǎng)度。激光原理復(fù)習(xí)題（頁(yè)碼是按第五版書標(biāo)注的，黃色底紋的頁(yè)碼是按第六版書標(biāo)注的)?相干面積:相干體積（page7）：如果在空間體積乂內(nèi)各點(diǎn)的光波場(chǎng)都具有明顯的相干性，則Vc稱為相干體積處于相干體積內(nèi)的光子數(shù)、處于同一相格內(nèi)的光子數(shù)聯(lián)系：激光源的光子簡(jiǎn)并度決定著激光的相干性，光子簡(jiǎn)并度越高，激光源的相干性越好。4.什么是黑體輻射？ 寫出 Pianek公式，并說(shuō)明它的物理意義。 Page10答：黑體輻射（pagelO）:當(dāng)黑體處于某一溫度t的熱平衡情況下，它所吸收的輻射 能量應(yīng)等于發(fā)出的輻射能量，即黑體與輻射場(chǎng)之間應(yīng)處于能量（熱）平衡狀態(tài)，這 種平衡必然導(dǎo)致空腔內(nèi)存在完全確定的輻射場(chǎng)，這種輻射場(chǎng)稱

2、為黑體輻射或平衡輻射。Planek公式(pagelO):Pv =8二 h 33ch'.ekbT -1物理意義(pagelO):在單位體積內(nèi)，頻率處于 v附近的單位頻率間隔中黑體的電磁輻射能量。5.描述能級(jí)的光學(xué)躍遷的二大過程，并寫出它們的特征和躍遷幾率。Page10答：(1)自發(fā)輻射過程描述(page10):處于高能級(jí)E?的一個(gè)原子自發(fā)的向 巳躍遷，并發(fā)射一個(gè)能量為2的光子，這種過程稱為自發(fā)躍遷，由原子自發(fā)躍遷發(fā)出的光波稱為自發(fā)輻射。特征：a)自發(fā)輻射是一種只與原子本身性質(zhì)有關(guān)而與輻射場(chǎng)pv無(wú)關(guān)的自發(fā)過程,無(wú)需外來(lái)光。b)每個(gè)發(fā)生輻射的原子都可看作是一個(gè)獨(dú)立的發(fā)射單元，原子之:間毫無(wú)聯(lián)

3、系而且各個(gè)原子開始發(fā)光的時(shí)間參差不，所以各列光波頻率雖然相冋，均為V，各列光波之間沒有固定的相位關(guān)系，各有不同的偏振方向，而且各個(gè)原子所發(fā)的光將向空間各個(gè)方向傳播， 即大量原子的自發(fā)輻射過程是雜亂無(wú)章的隨機(jī)過 :程，所以自發(fā)輻射的光是非相干光。自發(fā)躍遷愛因斯坦系數(shù)：A21 =丄5(2)受激吸收過程描述(page12)處于低能態(tài)巳的一個(gè)原子，在頻率為v的輻射場(chǎng)作用(激勵(lì))下，吸收 個(gè)能量為 h的光子并向E2能態(tài)躍遷，這種過程稱為受激吸收躍遷。特征：a)只有外來(lái)光子能量 z = E2-E1時(shí)，才能引起受激輻射。b)躍遷概率不僅與原子性質(zhì)有關(guān)，還與輻射場(chǎng)的Pv有關(guān)。受激吸收躍遷概率(page12)

4、: w-bPv ( B12為受激吸收躍遷愛因斯坦系數(shù)，為輻射場(chǎng))(3)受激輻射過程描述(page12):處于上能級(jí)e?的原子在頻率為”的輻射場(chǎng)作用下，躍遷至|低能態(tài)曰并輻射 個(gè)能量為hv的光子。受激輻射躍遷發(fā)出的光波稱為受激輻射。特征：a)只有外來(lái)光子冃匕量 w = E2-巳時(shí)，才能引起受激輻射；b)受激輻射所發(fā)出的光子與外來(lái)光子的頻率、傳播方向、偏振方向、相位等性質(zhì)完全相冋。受激輻射躍遷概率：W21 =B21pv ( B21為受激輻射躍遷愛因斯坦系數(shù)，Pv為輻射場(chǎng))6. Einstein系數(shù)有哪些？它們之間的關(guān)系是什么？Pagel3答：系數(shù)(page11-12):自發(fā)躍遷愛因斯坦系數(shù)，受激吸

5、收躍遷愛因斯坦系數(shù)B12,受激輻射躍遷愛因斯坦系數(shù)b?1Q-tt- Lj 3關(guān)系(page13) : B21 fB12f?,每-c3 b ,忙f?為巳乓能級(jí)的統(tǒng)計(jì)權(quán)重(簡(jiǎn)并度)7-試證明由于自發(fā)輻射原子在E2能級(jí)的平均壽命為。Page13證明：根據(jù)自發(fā)躍遷概率定義珞=|如I 111(1)I dt丿sp壓dn2i sp表示在dt時(shí)間內(nèi)由于自發(fā)躍遷引起的由E2向Ei躍遷的原子數(shù)。在單位時(shí)間內(nèi)能級(jí)E2減少的粒子數(shù)為加_（證將式帶入得dn2 dt人21口2由此式可得匕二門/上川（氏。為t=0時(shí)刻高能級(jí)具有的粒子數(shù)）所以自發(fā)輻射的平均壽命亂-1 &2（t）dt - 1廣n2°e21td

6、t - 1n20 0n20 0A218. 一質(zhì)地均勻的材料對(duì)光的吸收系數(shù)0.01 mm1,光通過10cm長(zhǎng)的該材料后，出射光強(qiáng)為入射光強(qiáng)的百分之幾？Page23（ 8）解：設(shè)進(jìn)入材料前的光強(qiáng)為1。，經(jīng)過距離Z后的光強(qiáng)為l（z），則l（z）=l°e總所以出射光強(qiáng)與入射光強(qiáng)之比邑=就=e.01>100=eU0.368。所以出射光強(qiáng)占入射1 0光強(qiáng)的36.8%9.激光器主要由哪些部分組成？各部分的作用是什么？答：激光工作物質(zhì)：用來(lái)實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和產(chǎn)生光的受激發(fā)射作用的物質(zhì)體系。接收來(lái)自泵浦源的能量，對(duì)外發(fā)射光波并能夠強(qiáng)烈發(fā)光的活躍狀態(tài)，也稱為激活物質(zhì)。泵浦源：提供能量，實(shí)現(xiàn)工作物質(zhì)的

7、粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。光學(xué)諧振腔：a）提供軸向光波模的正反饋；b）模式選擇，保證激光器單模振蕩，從而提高激光器的相干性。10上么是熱平衡時(shí)能級(jí)粒子數(shù)的分布？什么是粒子數(shù)反轉(zhuǎn)？如何實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)？，Page15答：熱平衡時(shí)能級(jí)粒子數(shù)的分布（page15）:在物質(zhì)處于熱平衡狀態(tài)時(shí)，各能級(jí)上的 原子數(shù)（或集居數(shù)）服從玻爾茲曼分布匹=巴°。m fi粒子數(shù)反轉(zhuǎn)：使高能級(jí)粒子數(shù)密度大于低能級(jí)粒子數(shù)密度。如何實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)（page15）:外界向物質(zhì)供給能量（稱為激勵(lì)或泵浦過程） 從而使物質(zhì)處于非平衡狀態(tài)。|11.如何定義激光增益？什么是小信號(hào)增益？大信號(hào)增益？增益飽和？Pagel6答：激光增益定義（p15

8、）:設(shè)在光傳播方向上z處的光強(qiáng)為I（z），則增益系數(shù)定義為g=盤，表示光通過單位長(zhǎng)度激活物質(zhì)后光強(qiáng)增長(zhǎng)的百分?jǐn)?shù)。小信號(hào)增益（p16）:當(dāng)光強(qiáng)很弱時(shí)，集居數(shù)差值g-nj不隨z變化，增益系數(shù)為一常數(shù)g0，稱為線性增益或小信號(hào)增益。大信號(hào)增益（p17）:在放大器中入射光強(qiáng)I與Is （Is為飽和光強(qiáng)）相比擬時(shí)，g（I） =斗，為大信號(hào)增益。1 +_Is增益飽和（p16）:當(dāng)光強(qiáng)足夠強(qiáng)時(shí)，增益系數(shù)g也隨著光強(qiáng)的增加而減小，這 一現(xiàn)象稱為增益飽和效應(yīng)。12什么是自激振蕩？產(chǎn)生激光振蕩的條件是什么？Page仃答：自激振蕩（p18）:不管初始光強(qiáng)i0多么微弱，只要放大器足夠長(zhǎng)，就總是形成確定大小的光強(qiáng)Im，這

9、就是自激振蕩的概念。產(chǎn)生條件（p18） : g« , g0為小信號(hào)增益系數(shù)，。為包括放大器損耗和諧振腔損耗在內(nèi)的平均損耗系數(shù)。13.激光的基本特性是什么？Page19答：激光四性：?jiǎn)紊浴⑾喔尚浴⒎较蛐院透吡炼取＿@四性可歸結(jié)為激光具有很高的光子簡(jiǎn)并度。14.如何理解激光的空間相干性與方向性？如何理解激光的時(shí)間相干性？如何理解激光的相干光強(qiáng)?Page19-23答: （1）激光的方向性越好，它的空間相干性程度越高。（p19） |J（2）激光的相干時(shí)間Tc和單色性Av存在著簡(jiǎn)單關(guān)系5=，即單色越好，相干Av時(shí)間越長(zhǎng)。（p21）（3）激光具有很高的亮度，激光的單色亮度B十2h：n，由于激光具

10、有極好的方向性和單色性，因而具有極高的光子簡(jiǎn)并度和單色亮度。（p22）15.什么是諧振腔的諧振條件？如何計(jì)算縱模的頻率、縱模間隔和縱模的數(shù)目？Page27-28答：（1）諧振條件（p27）:諧振腔內(nèi)的光要滿足相長(zhǎng)干涉條件（也稱為駐波條件）。波從某一點(diǎn)出發(fā)，經(jīng)腔內(nèi)往返一周再回到原來(lái)位置時(shí)，應(yīng)與初始出發(fā)波同相（即相 差為2兀的整數(shù)倍）。如果以人表示均勻平面波在腔內(nèi)往返一周時(shí)的相位滯后，則可以表示為也爭(zhēng)=2 = q 2。俎為光在真空中的波長(zhǎng)，L*為腔的光學(xué)長(zhǎng)度，q為正整 數(shù)。 如何計(jì)算縱模的頻率、縱模間隔和縱模的數(shù)目（p27-28）:縱模的頻率牛q - q ” ；縱模間隔 "q -”q2L

11、q 2L?縱模的數(shù)目:對(duì)于滿足諧振條件頻率為Vq的波，其縱模數(shù)目N=y.1，也Vosc31為小信號(hào)增益曲線中大于閾值增益系數(shù)G的那部分曲線所對(duì)應(yīng)的頻率范圍（振蕩帶寬）。1由(1)式解得 1mcLR2m，由(2)式得 L=L' + 0.5x(1) = L + 0.171.52結(jié)合(1)(2)式得1.17m cl£2.17m21.試?yán)猛稻仃囎C明共焦腔為穩(wěn)定腔，即任意傍軸光線在其中可以往返無(wú)限多次，而且兩次往返即自行閉合。Page98( 3)證明：設(shè)光線在球面鏡腔內(nèi)的往返情況如下圖所示其往返矩陣為：T 二(1 0(1 0)A B、"L)1 L=2 ,2 ,C D -1

12、l01 y- 11< R1丿1 R2丿2LL12L(1 )R2R2222L2L2L2L-+-(1=)一一(1 一)(1 -)R1R2R1R1R1由于是共焦腔，有R=R,=L往返矩陣變?yōu)槎《疽? 0，若光線在腔內(nèi)往返兩次，I0-1丿有°】2 1丿|可以看出，光線在腔內(nèi)往返兩次的變換矩陣為單位陣，所以光線兩次往返即自 行閉合，即共焦腔為穩(wěn)定腔。:22. 如何理解激光諧振腔衍射理論的自再現(xiàn)模？Page40-43 答：(p38) 開腔鏡面上，經(jīng)過足夠多次往返后，能形成這樣一種穩(wěn)恒場(chǎng)，其分布不 再受衍射的影響，在腔內(nèi)往返一次能夠再現(xiàn)出發(fā)時(shí)的場(chǎng)分布。這種穩(wěn)恒場(chǎng)經(jīng)一次往返后，唯一可能的變化

13、是，鏡面上各點(diǎn)的場(chǎng)分布按同樣的比例衰減，各點(diǎn)的相位發(fā) 生同樣大小的滯后。把這種開腔鏡面上的經(jīng)一次往返能再現(xiàn)的穩(wěn)恒場(chǎng)分布稱為開腔 的自再現(xiàn)模。23. 求解菲涅爾-基爾霍夫衍射積分方程得到的本征函數(shù)和本征值各代表什么Page51答：本征函數(shù)(p42):描述腔的一個(gè)自再現(xiàn)模式或橫模。其模描述鏡面上場(chǎng)的振幅分布，幅角描述鏡面上場(chǎng)的相位分布。本征值值(p43):表示自再現(xiàn)模在渡越一次時(shí)的幅值衰減和相位滯后。其模值量度自再現(xiàn)模在腔內(nèi)往返一次的功率損耗，幅角量度自再現(xiàn)模的單程相移，從而也決定模的諧振頻率。24什么是一般穩(wěn)定球面腔與共焦腔的等價(jià)性？ .Page65-66|答：(p65)(1) 任意一個(gè)共焦球面

14、腔與無(wú)窮多個(gè)穩(wěn)定球面腔等價(jià) ；(2) 任一滿足穩(wěn)定條 件的球面腔唯一地等價(jià)于某一個(gè)共焦腔。 即如果某一個(gè)球面腔滿足穩(wěn)定性條件， 則 必定可以找到而且也只能找到一個(gè)共焦腔， 其行波場(chǎng)的某兩個(gè)等相位面與給定球面26.如何計(jì)算基模高斯光束的主要參量，腰斑的位置、鏡面上光斑的大小、任意位置處激光光斑的大小、等相位面曲率半徑、光束的遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)射角、模體積。Page58-61答：設(shè)穩(wěn)定腔腔長(zhǎng)為L(zhǎng)，兩腔鏡Mi和M2的曲率半徑分別為Ri和R2-L(R-L)則： 腰斑位置距M1的距離為（l_r）+（l_r），距M2的距離為(L Ri) + (L R) _iM1鏡面上光斑的大小：wq JL(R2 L) 1fY兀(RL

15、)(R+R2L)M1鏡面上光斑的大小：ws2L(R L) 1(R2 L)(R+R2 L)（3）任意位置處激光激光光斑大小：w（z）=w0 1+（彳）22 L(R1 -L)(R2 - L)(R1 R2 -L)(R1 R2 -2L)2：4）等相位面曲率半徑:R(z)(;)2f2=z -z，wo =：5）光束的遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角：0 兀w01ws +ws 2（6）模體積：必0匕5'（27. 某二氧化碳激光器采用平凹腔，凹面鏡的R = 2m，腔長(zhǎng)L=1m。試給出它所產(chǎn)生的高斯光束的束腰腰斑半徑的大小和位置，該高斯光束的焦參數(shù)和基膜發(fā)散角。( =io.6um)Page99 (15)解：平面鏡的曲率半徑R

16、m其共焦參數(shù) f=L(RL)(RL)(R：RL)=vqn=#2(R R -2L)2(2 -1) =1m束腰腰斑半徑Wo =10-6 10" 1"84 10m3.14腰斑半徑距平面鏡的距離-L(R-L)(L-R) (L-R)=0所以腰斑處于平面鏡上，發(fā)散角 日0=互=2心0.6心0上67X0兀 w03.14 漢 1.84 漢 10 28. 高斯光束的表征方法有哪些？什么是q參數(shù)？高斯光束q參數(shù)的變換規(guī)律是什么? Page58-61 Page74-77答：（1）表征方法（P71-72） : a）用束腰半徑w°（或共焦參數(shù)f）及束腰位置表征高斯 光束；b）用光斑半徑 w

17、（z）及等相位面曲率半徑 R表征高斯光束；C）用q參數(shù)表征高 斯光束。q參數(shù)（P72）:其定義為qUf）（3）高斯光束q參數(shù)的變換規(guī)律：當(dāng)高斯光束在自由空間或通過光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，q參數(shù)滿足92=1，稱其為高斯光束q的ABCD定律，其中A,B,C,D為光學(xué)系統(tǒng)的光線 變換矩陣!|A B I的4個(gè)矩陣元。CD.29. 為了使高斯光束獲得良好聚焦，常采用的方法有哪些？（p82） Page79-81答：a）用短焦距透鏡；b）使咼斯光束腰斑遠(yuǎn)離透鏡焦點(diǎn)；c）將高斯光束腰斑半徑放在透鏡表面處，即使光腰與透鏡的距離為l = 0 ,并設(shè)法|滿足條件共焦參數(shù)f透鏡焦距F。30.什么是高斯光束的自再現(xiàn)變換？利用薄透鏡

18、對(duì)高斯光束實(shí)現(xiàn)自再現(xiàn)變換的條件如何？ Page84答：自再現(xiàn)變化（p84）:如果 個(gè)高斯光束通過透鏡后其結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化，即腰斑半徑Wo或共焦參數(shù)f不變，則稱這種變化為自再現(xiàn)變化。條件（p84）: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 半時(shí)，即 R（|）=2F。31.非穩(wěn)腔和穩(wěn)定腔的區(qū)別是什么？舉例說(shuō)明哪些是非穩(wěn)腔？Page37答：（1）區(qū)別（p35-36）:穩(wěn)定腔中傍軸光線能在腔內(nèi)往返任意多次而不致橫向溢出 腔外；而非穩(wěn)腔中傍軸光線在腔內(nèi)經(jīng)過有限次往返后必然從側(cè)面溢出腔外。（2）非穩(wěn)腔類型（p89） |所有雙凸腔;H所有平-凸腔；凹面鏡曲率半徑小于腔長(zhǎng)的平-凹腔;卒“、，一鏡曲

19、率半徑小于腔長(zhǎng)一鏡曲率半徑大于腔長(zhǎng)的雙凹腔（gig2 <0）雙凹非穩(wěn)腔2亠y2兩鏡曲率半徑之和小于腔長(zhǎng)的雙凹腔（gtg2>1）卄口卄弟嚴(yán)凹面鏡曲率半徑小于腔長(zhǎng)的凹-凸非穩(wěn)腔（滿足gac。）凹-凸非穩(wěn)腔*亠、i兩鏡曲率半徑之和大于腔長(zhǎng)的凹-凸非穩(wěn)腔（滿足g1g2>1）32.什么是譜線加寬？有哪些加寬類型？加寬機(jī)制是什么？Page129-140答：（1）譜線加寬（p130）:由于各種因素的影響，自發(fā)輻射并不是單色的，而是分布在中心頻率V。二且附近一個(gè)很小的頻率范圍內(nèi)，這就叫譜線加寬E1 加寬類型及機(jī)制（P131-140）a）均勻加寬自然加寬機(jī)制：原子的自發(fā)輻射引起的。碰撞加寬機(jī)制

20、：大量原子（分子、離子）之間的無(wú)規(guī)則碰撞晶格振動(dòng)加寬：機(jī)制：晶格振動(dòng)使激活離子處于隨周期變化的晶格場(chǎng)，激活離子的能級(jí)所對(duì)應(yīng)的能量在某一范圍內(nèi)變化。b）非均勻加寬|多普勒加寬機(jī)制：由于作熱運(yùn)動(dòng)的發(fā)光原子（分子所發(fā)出）輻射的多普勒頻移引起的。晶格缺陷加寬機(jī)制：晶格缺陷部位的晶格場(chǎng)將和無(wú)缺陷部位的理想晶格場(chǎng)不同，因而處于缺陷部位的激活離子的能級(jí)將發(fā)生位移，導(dǎo)致處于鏡體不同部位的激活離子的發(fā)光中心頻率不同。C）綜合加寬氣體工作物質(zhì)的綜合加寬機(jī)制：由碰撞引起的均勻加寬和多普勒非均勻加寬。固體激光工作物質(zhì)綜合加寬機(jī)制：由晶格熱振動(dòng)引起的均勻加寬和晶格缺陷引起的非均勻加寬。液體工作物質(zhì)的綜合加寬機(jī)制：溶于液

21、體中的發(fā)光分子與其它分子碰撞而導(dǎo)致自發(fā)輻射的碰撞加寬33.如何理解均勻加寬和非均勻加寬？Page129-137答：均勻加寬（p131）:引起加寬的物理因素對(duì)每個(gè)原子都是等同的，對(duì)于均勻加寬，每個(gè)發(fā)光原子都以整個(gè)線型發(fā)射，不能把線型函數(shù)上的某一特定頻率和某些特定原子聯(lián)系起來(lái)，或者說(shuō)，每一個(gè)原子對(duì)光譜內(nèi)任一頻率都有貢獻(xiàn)。非均勻加寬（p135）:原子體系中每個(gè)原子只對(duì)譜線內(nèi)與它的中心頻率相應(yīng)的部分有貢獻(xiàn)，因而可以區(qū)分譜線上的某 頻率是由哪 部分原子發(fā)射的。34.如何求自然加寬、碰撞加寬和多普勒加寬的線寬？Page130-131、134答：自然加寬線寬（p133）:心Vn= 1（蘇2為原子在能級(jí)E2的

22、自發(fā)輻射壽命）232碰並撞加寬（p135） :1<1Avh 1（下能級(jí)為基態(tài)）2骯2（ +-）（下能級(jí)為激發(fā)態(tài)）2兀玄韋1 1多普勒加寬（p138）： “宀 o（mcTin2）2"16wro（M）2（M 為原子量）35.分析二能級(jí)和四能級(jí)系統(tǒng)中粒子在各能級(jí)之間的躍遷過程，畫出示意圖，并寫出對(duì)應(yīng)的單模振蕩速率方程。答：p145-p149 Page144-146注：圖443二能級(jí)示意圖中W31改為W13 36.說(shuō)明均勻加寬和非均勻加寬工作物質(zhì)中增益飽和的機(jī)理，并寫出激光增益的表達(dá)式。Page150-152答：均勻加寬增益飽和機(jī)理（p154）在均勻加寬情況下，每個(gè)粒子對(duì)譜線不同頻率處

23、的增益都有貢獻(xiàn)，也就是說(shuō)均勻加寬的激光工作物質(zhì)對(duì)各種頻率入射光的放大作用全都使用相同的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)， 因此強(qiáng)光會(huì)導(dǎo)致反轉(zhuǎn)集居數(shù)密度的下降，而反轉(zhuǎn)集居數(shù)密度的下降又將導(dǎo)致弱光增 益系數(shù)的下降，結(jié)果是增益在整個(gè)譜線上均勻地下降。|均勻加寬增益表達(dá)式：gH（yq）=沖L ？非均勻加寬增益飽和機(jī)理非均勻加寬增益表達(dá)式：gi仙,1丿=罩罟丄 ls（M）37.飽和光強(qiáng)的含義？怎樣定義的?Page14$答：（p151）飽和光強(qiáng)UM）的物理意義是：當(dāng)入射光強(qiáng)度ivi可以和isWJ比擬時(shí)，受激 輻射造成的上能級(jí)集居數(shù)衰減率才可以與其它弛豫過程（自發(fā)輻射及無(wú)輻射躍遷） 相比擬。因此當(dāng)lvi«ls（Vi）時(shí)

24、，也n與光強(qiáng)無(wú)關(guān)，而當(dāng)Ivi可以和ls（vi）相比擬時(shí)，An隨著Ivi的增加而減少，餉減少到小信號(hào)情況下的 一1倍 1+丄 ls（M）定義：ls(V!)=W為HiWiSjS ° 21h0(¥1,汕238.在強(qiáng)光入射下，均勻加寬和非均勻加寬工作物質(zhì)中，弱光的增益系數(shù)如何變化？Page151 Page155答：（1）均勻加寬物質(zhì)中（p154）頻率為Vi的強(qiáng)光入射不僅使自身的增益系數(shù)下降，也使其它頻率的弱光的增益系數(shù)也以同等程度下降，結(jié)果是增益在整個(gè)譜線上均勻的下降。（2）非均勻加寬工作物質(zhì)中（p157） |I頻率為Vi的強(qiáng)光入射時(shí)，會(huì)形成以Vi為中心，寬度為 wJi+半的燒孔，

25、若入射 頻率為算的弱光處在燒孔造成的燒孔范圍之內(nèi)，則弱光增益系數(shù)將小于小信號(hào)增益 系數(shù)，若V處于燒孔范圍之外，貝嗎弱光增益系數(shù)不受強(qiáng)光的影響仍等于小信號(hào)增益 系數(shù)O |39.描述非均勻加 寬工 作物質(zhì)中的 增益飽和的“燒 孔效應(yīng)”，并說(shuō) 明原 理。 Pagei53-i56答：（i）描述（pi57）:對(duì)于非均勻加寬工作物質(zhì)中，在其增益曲線 gi（y,ivi）-y曲線上，在頻率Vi處產(chǎn)生一個(gè)凹陷，凹陷寬度約為 "VH，頻率Vi處的凹陷最低點(diǎn)下降到I T小信號(hào)增益系數(shù)的（i+）2倍，以上現(xiàn)象稱為增益曲線的燒孔效應(yīng)。 s（2）原理：在非均勻加寬工作物質(zhì)中，頻率 的強(qiáng)光只在 r附近寬度約為 也

26、勺J ,的范圍內(nèi)引起反轉(zhuǎn)集居數(shù)的飽和， 對(duì)表觀中心頻率處在燒孔范圍外的反轉(zhuǎn) 集居數(shù)沒有影響。若有一頻率為二的弱光同時(shí)入射，如果頻率 ：處在強(qiáng)光造成的燒 孔范圍之內(nèi)，則由于反轉(zhuǎn)集居數(shù)的減少，弱光增益系數(shù)將小于小信號(hào)增益系數(shù)。如 果頻率y處于燒孔范圍之外，則弱光增益系數(shù)不受強(qiáng)光的影響而仍等于小信號(hào)增益當(dāng)VV3時(shí)，由于燒孔面積增大，所以功率P3比P2大；當(dāng)頻率比接近F,且恥-呵學(xué)幵時(shí)，兩個(gè)燒孔部分重疊，燒孔面積的 和可能小于VV3時(shí)兩個(gè)燒孔面積的和，因此PP3。當(dāng)+ q"0時(shí)，兩個(gè)燒孔完全重合， 此時(shí)只有 yO附近的原子對(duì)激光有貢獻(xiàn)，雖然它對(duì)應(yīng)著最大的小信號(hào)增益，但由于 對(duì)激光作貢獻(xiàn)的反轉(zhuǎn)

27、集居數(shù)減少了，即燒孔面積減少了，所以輸出功率F0下降到某一極小值，從而出現(xiàn)蘭姆凹陷。|45什么是激光器的弛豫振蕩現(xiàn)象？Page175-177答：(p176) 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) 間間隔越小，把上述現(xiàn)象稱為弛豫振蕩效應(yīng)或尖峰振蕩效應(yīng)。46.為什么存在線寬極限？它取決于什么?Page177-179|答：(1)(p180-181)由于存在著自發(fā)輻射， 穩(wěn)定振蕩時(shí)的單程增益略小于單程損耗， 有源腔的凈損耗 乞不等于零，雖然該模式的光子數(shù)密度Ni保持恒定，但自發(fā)輻射具有隨機(jī)的相位，所以輸出激

28、光是一個(gè)具有衰減的有限長(zhǎng)波列，因此具有一定的譜線寬度心叫，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)法排出的，因此稱 為線寬極限。(2)取決于輸出功率、損耗及腔長(zhǎng)。輸出功率越大，線寬就越窄；減小損耗和增加腔長(zhǎng)也可以使線寬變窄。相鄰縱模頻率間隔為心 c =c=3"。10=5.43“08Hzq 22(1 x1.76+(L 1)2(10x1.76+10)所以“ =8.94"°： _164.6也 Vq5.43x10所以有164165個(gè)縱模可以起振。 49.簡(jiǎn)述橫模和縱模選擇的原理及具體方法。|Page210-212答：橫模選擇（p210）原理：在各個(gè)橫模增益大體相冋的

29、條件下，不冋橫模間衍射損耗有差別，在穩(wěn)定腔中，基膜的衍射損耗最低，隨著橫模階次的增高，衍射損耗將迅速增加。如果降低基膜的衍射損耗，使之滿足閾值條件（基膜的單程增益至少能補(bǔ)償它在腔內(nèi)的:單程損耗），貝V其它模因損耗咼而不能起振被抑制。橫模選擇方法（p211）小孔光闌選模、諧振腔參數(shù)g,N法，非穩(wěn)腔選模，微調(diào)諧振腔（2）縱模選擇原理（p2；2）: 般諧振腔中有著相同的損耗，但由于頻率的差異而具有不同的 小信號(hào)增益系數(shù)。因此，擴(kuò)大和充分利用相鄰縱模間的增益差，或人為引入損耗差 是進(jìn)行縱模選擇的有效途徑。縱模選擇方法|短腔法、行波腔法、選擇性損耗法|50. 激光器主要的穩(wěn)頻技術(shù)有哪些？Page214-219|答：（p214-219）蘭姆凹陷穩(wěn)頻、塞曼穩(wěn)頻、飽和吸收穩(wěn)頻、無(wú)源腔穩(wěn)頻。|51. Q調(diào)制激光器的工作原理，目前常用的幾種調(diào)Q方法。Page220 Page221-223答：（1）工作原理（p220） |通過某種方法使諧振腔的損耗因子§（