1、07級光信息激光原理復習提綱簡答題1、 簡述自發輻射、受激輻射和受激吸收之間的聯系與區別。（1）受激輻射過程是一種被迫的、受到外界光輻射控制的過程。 沒有外來光子的照射，就不可能發生受激輻射。(2) 受激輻射所產生的光子與外來激勵光子屬于同一光子狀態， 具有相同的位相、傳播方向和偏振狀態。(3) 激光來自受激輻射，普通光來自自發輻射。兩種光在本質 上相同：既是電磁波，又是粒子流，具有波粒二象性；而 不同之處：自發輻射光沒有固定的相位關系，為非相干光， 而激光有完全相同的位相關系，為相干光。(4) 自發輻射躍遷幾率就是自發輻射系數本身，而受激輻射的躍 遷幾率決定于受激輻射系數與外來光單色能量密度

2、的乘積。（5）受激吸收是與受激輻射相反的過程，它的幾率與受激輻射幾率一樣取決于吸收系數和外來光單色輻射能量密度的乘積。2、二能級系統有無可能通過光泵浦實現穩態粒子數反轉？（不能，PPT上有）E1E2B12B21A21在光和原子相互作用達到穩定條件下得到不滿足粒子數反轉，所以不能實現。3、簡述均勻增寬和非均勻增寬的區別。（類型，貢獻不同ppt上有）4、簡述光譜線增寬類型，它們之間的聯系與區別均勻增寬的共同特點l 引起加寬的物理因素對每個原子都是等同的l 都是光輻射偏離簡諧波引起的譜線加寬非均勻增寬的共同特點l 原子體系中每個原子只對譜線內與它的表觀中心頻率相應的部分有貢獻，因而可以區分譜線上某一

3、頻率范圍是由哪一部分原子發射的。均勻增寬同非均勻增寬的區別是均勻增寬中每一個原子對譜線寬度內任意頻率都有貢獻，且貢獻相同；而非均勻增寬中每一個原子只對其速度所對應的頻率有貢獻，即不同速度的原子的作用是不同的。5、 畫圖簡述三能級和四能級系統產生激光的能級躍遷過程。（ppt）6、 簡述激光形成條件。（三要素，諧振腔，泵浦）7、如何使激光器內受激輻射大于受激吸收和自發輻射，從而實現光放大。（ppt有）8、 諧振腔穩定性的條件？穩定條件：0 < ( 1-L /R1 ) ( 1-L /R2 ) <1R1，R2為球面鏡曲率半徑，L為腔長，凹面反射鏡的R 取正，凸面反射鏡的R 取負。9、簡述均

4、勻增寬介質和非均勻增寬介質增益飽和的區別？10、什么是燒孔效應和蘭姆凹陷。（圖配文字）11、何為自再現模, 解釋自再現模積分方程中本征函數和本征值的物理含義。當兩個鏡面完全相同時，經過多次腔內反射后，場分布將不再受衍射作用的影響，形成一種穩定的場分布（雖然光強等比例衰減，各點相位發生同樣大小滯后），即場分布經過一次往返后能夠“再現”出來，這個穩定的橫向場分布就是諧振腔的自再現模或橫模。本征函數umn: 表示在激光諧振腔中存在的穩定的橫向場分布，就是自再現模，通常叫做“橫模”，m、n稱為橫模序數。本征值mn指對于一次渡越的衍射損耗（單程衍射損耗），m、n稱為橫模序數。12、簡述飽和光強是如何決定

5、腔內光強以至激光器輸出功率大小的。不同激光工作物質的飽和光強Is的值不相同。有些介質，如二氧化碳，其飽和光強值很大。由二氧化碳構成的激光器，即使腔內光強的數值已經很大，與介質的飽和光強Is的比值仍遠小于1，介質對光波的增益仍然很大。知道腔內光強的數值大到足以與飽和光強相比擬時，介質對光波的增益才開始下降而出現飽和現象。因此，由飽和光強大的二氧化碳介質制成的激光器，腔內光強將會很強。而另外一些介質，例如氦-氖激光器的工作物質，飽和光強很小。在氦-氖激光器中，腔內光強不是很強時，與飽和光強相比已經是一個不可忽略的值了，因此介質在不大的光強之下就使增益系數開始下降，出現了增益飽和現象。這時，光波在介

6、質中的放大率開始下降，隨著光強值I繼續增加，比值I/Is繼續增大，I被放大的相對增長率G（v0）繼續下降，直至光放大過程趨于停止。因此，飽和光強值小的介質，腔內光強一定不會很強。可見，飽和光強的確是介質的一個重要參量，它決定著腔內光強以致激光器輸出功率的大小。計算題1、 要制作一個腔長L60cm的對稱穩定腔，（1） 反射鏡的曲率半徑取值范圍如何？（2） 若穩定腔的一塊反射鏡的曲率半徑R14L，求另一面鏡的曲率半徑取值范圍？ 2、激光器的諧振腔由一面曲率半徑為1m的凸面鏡和曲率半徑為2m的凹面鏡組成，求腔長L在什么范圍內是穩定腔？3、 腔長為0.5m的氬離子激光器，發射中心頻率5.85´

7、;l014 Hz，熒光線寬 6´l08Hz，問它可能存在幾個縱模? 相應的縱模階數q值為多少？ (設=1) 4、 在紅寶石Q調制激光器中，有可能將全部Cr3(鉻離子)激發到激光上能級并產生巨脈沖。設紅寶石直徑0.8cm，長8cm，鉻離子濃度為2×1018 cm-3，巨脈沖寬度為10ns。求：輸出0.6943mm激光的最大能量和脈沖平均功率？最大能量脈沖平均功率：5、 He-Ne激光器的中心頻率4.74×1014Hz，熒光線寬1.5´l09 Hz。若腔長Ll m，問可能輸出的縱模數為幾個？為獲得單縱模輸出，腔長最長為多少？可能存在的縱模數有11個 腔長最長不得大于 0.2m6、考