1、第一章1、激光與普通光源相比有三個主要特點：方向性好，相干性好，亮2、激光主要是光的受激輻射.普通光源主要光的 自發輻射。3、光的一個基本性質就是具有波粒二象性。光波是一種電磁波，是 一種橫波。4、常用電磁波在可見光或接近可見光的范圍，波長為 0.330林m,其 相應頻率為10八1570A13。5、具有單一頻率的平面波叫作單色平面波，如果頻率寬度 y <<v 時，這種波叫作準單色波。6、原子處于最低的能級狀態稱為基態，能量高于基態的其他能級狀態叫作激發態。7、兩個或兩個以上的不同運動狀態的電子可以具有相同的能級，這 樣的能級叫作簡并能級。8、同一能級所對應的不同電子運動狀態的數目，

2、叫作簡并度，用字母g表示。9、輻射躍遷選擇定則（本質：狀態一定要改變），原子輻射或吸收光 子，不是在任意兩能級之間躍遷，能級之間必須滿足下述選擇定則：a、躍遷必須改變奇偶態；b、A J=0, ±1 （J=0- J=0除外）；對于采用LS耦合的原子還必須滿足下列選擇定則：c、A L=0, ± 1 （L=g L=0 除外）；d、AS=O,即躍遷時S不能發生改變。10、大量原子所組成的系統在熱平衡狀態下， 原子數按能級分布服從 玻耳茲曼定律。11、處于高能態的粒子數總是小于處在低能態的粒子數，這是熱平衡情況的一般規律。12、因發射或吸收光子從而使原子造成能級間躍遷的現象叫作輻射躍

3、遷，必須滿足輻射躍遷選擇定則。13、光與物質的相互作用有三種不同的基本過程:自發輻射，受激輻射，和受激吸收。14、普通光源中自發輻射起主要作用，激光工作過程中受激輻射起主 要作用。15、與外界無關的、自發進行的輻射稱為自發輻射。自發輻射的光是 非相干光。16、能級平均壽命等于自發躍遷幾率的倒數。17、受激輻射的特點是：a、只有外來光子的能量hv=E2-E1時，才能引起受激輻射。b、受激輻射所發出的的光子與外來光子的特性完全相同（頻率相同，相位相同，偏振方向相同，傳播方向相同）。18、受激輻射光子與入射（激勵）光子屬于同一光子態；受激輻射與 入輻射場具有相同的頻率、相位、波矢（傳播方向）和偏振，

4、 是相干 的。精品19、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單色能量密度乘積。20、 Y =v2-v1 ,即相對光強為最大的1/2處的頻率間隔，叫作光譜 線的半值寬度（光譜線寬度）21、 處 于 低 能 級 上 的 粒 子 大 量 地 抽 運 到 高 能 級 上 ， 造 成 一 個 n2/g2>n1/g1 的粒子數密度反轉狀態的介質叫作增益介質或激活介質。簡答題一：產生激光的三個條件：1. 有提供放大作用的增益介質作為激光工作物質，其激活粒子（原子、分子或離子）； （有合適的激光工作物質）2. 有外界激勵源，將下能級的粒子抽運到上能級，使激光

5、上下能級之間產生粒子數反轉。3. 有光學諧振腔；增長激活介質的工作長度，控制光束的傳播方向，選擇被放大的受激輻射光頻率以提高單色性。第二章簡答題二：腔中任一傍軸光線經過任意多次往返傳播而不逸出腔外的諧振腔能夠使激光器穩定地發出激光，這種諧振腔叫作穩定腔。共軸球面腔的穩定性條件是：0<（1-L/R1）（1-L/R2）<11、共軸球面腔的穩定性條件：0<g1g2<1;為穩定腔，當g1g2=0，或g1g2=1 時為臨界腔。2、 穩定腔對光的幾何損耗（因反射而引起的損耗）極小，中、小的 氣體激光器（增益系數G小）常用穩定腔，容易產生激光。3、通過泵浦實現能級間的粒子數反轉所采用

6、的能級結構為三能級系統和四能級系統。4、四能級系統所需要的激勵能量要比三能級系統小得多，產生激光比三能級系統容易得多。5、在抽運速率一定的條件下，當入射光的光強很弱，增益系數是一個常數； 當入射光的光強增大到一定程度后，增益系數隨光強度的增大而減小，這種現象稱為增益飽和 。6、激光器產生激光的前提條件是介質必須實現能級間的粒子數密度反正分布，即4 n>0,或者說增益系數G>Q7、增益系數要大于一個下限值，為激光器的閾值，它的數值由各種損耗的大小決定。8、激光器的損耗指的是在激光諧振腔內的光損耗，分為 內部損耗 （諧振腔內增益介質內部的損耗，它與增益介質的長度有關）和 鏡面損耗（可以

7、折合到諧振腔鏡面上的損耗）。9、形成激光所要求的增益系數的條件是：G> a總、，即總損耗系數。解釋為：增益不小于總損耗。10、三能級系統：閾值高，效率低；四能級系統：閾值條件低，效率高。第三章1、激光諧振腔的自在現模; 當兩個鏡面完全相同時（對稱開腔），穩態場（橫向場）分布應在腔內經單程渡越（傳播）后即實現“再現”。2、本征函數解Umng示的是在激光諧振腔中存在的穩定地橫向場分布，就是自再現模，通常叫做“橫模”。3、諧振腔形成的每一列駐波稱為一個縱模。4、激光諧振腔的諧振頻率主要決定于縱模序數 Vmnq=qc/2w L5、腔內兩個相鄰縱模頻率之差 y q稱為縱模的頻率間隔。6、基橫模（T

8、EM00行波場，激光應用常常只用它的基橫模輸出。7、基橫模行波輸出在與光束前進的垂直平面上的強度呈高斯型分布，通常稱為高斯光束 。注：計算題有關高斯光束的相關計算。第四章1、激光的基本技術有：直接對激光器諧振腔的輸出特性產生作用：選模技術、穩頻技術、調Q技術和鎖模技術 等，獨立應用：光束變換技術、調制技術和偏轉技術。2、基橫模（TEM00與高階模相比，具有亮度高、發散角小、徑向光強分布均勻、振蕩頻率單一等特點。3、激光器輸出的選模（選頻）技術分為兩個部分：對激光縱模 的選取和對激光橫模 的選取。4、一般來說，均勻增寬的的穩定激光器的輸出常常是單縱模的，而且它們的頻率總是在譜線中心附近。5、非均

9、勻增寬激光器的輸出一般都具有多個縱模。6、設計單縱模激光器就必須采取選頻的方法。7、激光振蕩的條件是增益系數G必須大于損耗系數a總、。8、基橫模選擇的實質是使TEM00m達到振蕩條件，而使高階橫模的振蕩受到抑制。一般只要能抑制比基橫模高一階的TEM10莫和TEM01模振蕩，也就能抑制其他高階模的振蕩。9、菲涅爾數越大，單程衍射損耗越小，菲涅爾系數是表征諧振腔衍 射損耗的特征參量。10、激光器中，氣體激光器的單色性最好。11、頻率的穩定包括（頻率穩定度和頻率復現度），穩頻的方法：主 動式穩頻和被動式穩頻。12、主動式穩頻的例子：蘭姆凹陷法穩頻、飽和吸收法穩頻。13、高斯光束變換特性：高斯光束的聚

10、焦、擴束和準直。14、高斯光束的準直就是要改善光束的方向性，壓縮光束的發散角。P89（公式 4-47 和 4-48）15、擴束就是擴大光束的光斑尺寸。簡答題三：激光調制可分為內調制和外調制。內調制是指在激光生成的震蕩過程中加載調制信號，通過改變激光的輸出特性而實現的調制。外調制是在激光形成以后，再用調制信號對激光進行調制，他不 改變激光器的參數，而是改變已經輸出的激光束的參數。16、激光調制器有：電光強度調制、電光相位調制，聲光調制，磁光 調制，和空間光調制。17、實現激光偏振的途徑主要有機械偏轉、電光偏轉和聲光偏轉。18、調Q技術有：電光調 Q 聲光調 Q和染料調 Q19、用調節諧振腔的Q值

11、以獲得激光巨脈沖的技術稱為激光調 Q技 術。調Q技術可以壓縮激光脈沖寬度，得到脈寬為毫微秒量級、峰值 功率為千兆瓦量級的激光巨脈沖。20、激光鎖模技術鎖模技術是進一步對激光進行特殊的調制， 強迫激光器中振蕩的各個 縱模的相位固定，使各模式相干疊加以得到超短脈沖的技術。腔長越長，熒光線寬越寬，則腔內的縱模數目越多，鎖模脈沖的峰值 功率就越大。激光鎖模技術有:主動鎖模和被動鎖模兩種。第五章1、固體激光器主要理解 激光工作的物質激活粒子是什么（是誰發 光）能級系統（幾能級）供能方式（泵浦方式）輸出方式（脈 沖？連續？）2、固體激光器是以摻雜離子的絕緣晶體或玻璃為工作物質的激光器。最常用的固體工作物質

12、仍是紅寶石、鉉玻璃、摻鉉億鋁石榴石 （Nd3+:YAG。3、固體激光器基本上是由工作物質、泵浦系統、諧振腔和冷卻、濾 光系統構成。固體激光工作物質是固體激光器的核心。4、紅寶石激光器（激活粒子：銘離子Cr3+）屬于三能級系統，YAG （摻 鉉億鋁石榴石（激活粒子被離子Nd3+）激光器屬于四能級系統。5、氣體激光器（氨覆激光器屬于四能級系統，激活粒子為Ne原子）， （CO2敏光器既能連續工作，又能脈沖，輸出功率大，效率高，為四能級系統，工作物質為CO原體分子）計算題第一章：1,12=0.5000 m,=3000MHz的光，每秒從1.試計算連續功率均為 1W勺兩光源，分別發射 上能級躍遷到下能級的

13、粒子數各為多少？答：粒子數分別為：n1-h134 C6.63 100.5 10 63486.63 10 34 3 1082.5138 1018q h16.63 10 34 3 1095.0277 1023精品12.設窟原子靜止時發出0.6328m紅光的中心頻率為 4.74 X 1014Hz,室溫下速原子的平均速率設為560m/s。求此時接收器接收頻率與中心頻率相差若干?5606o(1) o(18)(1 1.8667 10 ) 0c3 101.8667 10 6 4.74 10148.848 108 Hz第二章：3,43 .（a）要制作一個腔長 L = 60cm的對稱穩定腔，反射鏡的曲率半徑取值

14、范圍如何？（b）穩定腔的一塊反射鏡的曲率半徑R1=4L,求另一面鏡的曲率半徑取值范圍。答：（a） R1 R2 R；(b) 0 (1 )(1 RiR 30cm)1R2 L 或 R23LR24 .穩定諧振腔的兩塊反射鏡，其曲率半徑分別為 圍。R=40cm, R= 100cm,求腔長L的取值范答:L L0 (1百)(1R2)1LL(1)(1) 1401000 L 40cm 或 100 L 140cm第三章：1,2,5,6,71.腔長為0.5m的僦離子激光器,發射中心頻率 0 = 5.851014Hz，熒光線寬=6 l0 8Hz,問它可能存在幾個縱模？相應的q值為多少？（設 =1）答：q3 1082

15、L 2 1 0.53 108 Hz ,6 1081082,則可能存在的縱模數有三個，它們對應的q值分別為:qc2 L5.85 10143 1081.95 106 , q+ 1=1950001, q 1 = 19499992. Hl Ne激光器的中心頻率0 =4.74 X1014Hz，熒光線寬=1.5l0 9Hz。今腔長 L=lm,問可能輸出的縱模數為若干？為獲得單縱模輸出，腔長最長為多少?"1.5 10'Hz, n_1.5 109q 1.5 108 q10即可能輸出的縱模數為10個，要想獲得單縱模輸出,則:3 1081.5 1090.2m故腔長最長不得大于 0.2m。5. （

16、a）計算腔長為1m的共焦腔基橫模的遠場發散角，設入= 6328?,10km處的光斑面積多大。（b）有一普通探照燈，設發散角為 2 ,則1km遠處的光斑面積多大?答：（1）基橫模的遠場發散角22.L2t102 6328 10 103,1.269 10 3 rad（2） 10km處的光斑尺寸z 102%（力106328 10 1081 4 108 6.347m210km處的光斑面積 S_ _2 _26.347126.5572m（3） 1km處的光斑尺寸r 1000 tg1o 17.455m1km處的光斑面積_ _ _ 2 217.455957.1711m6.激光的遠場發散角（半角）還受到衍射效應的限制。它不能小于激光通過輸出孔時的衍射極限角 衍（半角）=1.22入/d。在實際應用中遠場發散角常用愛里斑衍射極限角來近似。試計算腔長為30cm的氨速激光器，所發波長入=6328?的遠場發散角和以放電管