激光技術(shù)復習答案

1、目錄一、國際上激光發(fā)展歷史上的一些關(guān)鍵發(fā)明與發(fā)現(xiàn)。2二、中國激光技術(shù)發(fā)展3三、激光器的組成：3四、全固態(tài)激光器：3五、高斯光束的幾個基本參數(shù)3六、描述高斯光束傳輸?shù)腁BCD定律。3七、往返傳輸矩陣4八、可能存在的激光波陣面的種類。5九、調(diào)Q激光器的基本工作原理，調(diào)Q技術(shù)的種類，5十、鎖模技術(shù)的種類，鎖模激光特點。6十一、什么叫相位匹配，能夠以單軸晶體為例說明相位匹配的種類。6十二、能夠畫出電光調(diào)Q倍頻激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。6十三、能夠畫出連續(xù)和準連續(xù)內(nèi)腔雙通倍頻激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。6十四、能夠畫出Spectrum Physics公司的全固態(tài)綠光激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。6十五、什么叫參量振蕩器，參量振

2、蕩器的種類。6十六、激光放大器及其種類，并能畫出結(jié)構(gòu)示意圖，行波放大器的優(yōu)點。6十七、再生放大技術(shù)和種類。6十八、激光安全防護措施。7一、 國際上激光發(fā)展歷史上的一些關(guān)鍵發(fā)明與發(fā)現(xiàn)。1. 1958年，肖洛和湯斯提出了“激光原理” ，發(fā)表了關(guān)于激光器的經(jīng)典論文，奠定了激光發(fā)展的基礎 。2. 1958年，巴索夫提出利用半導體制造激光器的可能性3. 1962年，玻璃體激光器；拉曼激光；GE公司的Hall第一臺GaAs半導體激光器問世。 4. 1963年發(fā)明光纖激光器 。瓦級光纖激光功率輸出的技術(shù)飛躍在1990年得到了實現(xiàn)，當年一臺4瓦的摻鉺光纖激光器被報道 。5. 1963年，N2激光器；及紫外激光

3、器。6. 1964年，首次實現(xiàn)全固態(tài)激光器輸出；離子激光器；染料飽和調(diào)Q；鎖模激光；CO2激光器；高溫YAG連振蕩；電子束激勵CdS激光器。7. 1965年，化學激光；光參量振蕩；色心激光；第一臺可產(chǎn)生大功率激光的器件二氧化碳激光器誕生。8. 1966年，染料激光器問世；第一臺射線激光器研制成功，亞皮秒脈沖（fs)9. 1968年，巴索夫還利用大功率激光器產(chǎn)生了熱核反應；麥道公司全固態(tài)Nd:YAG 1064nm激光器1.4mW。10. 1970年， TEA CO2激光器（橫向激勵）；Xe2準分子激光器；氣體動力激光器；室溫連續(xù)半導體激光器；光激勵遠紅外振蕩。11. 1971年，環(huán)形染料激光器。

4、12. 1972年，波導激光器。13. 1973年， DFB半導體激光器（分布反饋）。14. 1974年，連續(xù)色心激光器。15. 1976年，自由電子激光。16. 1977年世界第一臺自由電子激光器問世。17. 1980年，光孤子。18. 1981年，飛秒脈沖激光。 19. 1982年，陣列半導體激光器。 20. 1984年，半導體激光泵浦固體激光器；BBO晶體（硼酸鋇）透紫外非線性晶體（中國人發(fā)明）；自發(fā)輻射調(diào)射線放大 。21. 1985年,D. L. Spies第一臺高效全固態(tài)激光器。利用單管LD作端面泵浦源，激光介質(zhì)Nd:YAG棒長1cm，采用平凹腔結(jié)構(gòu)，泵浦功率220mW時，得到80m

5、W的1064nm TEM00激光輸出，光光效率37%，總的電光轉(zhuǎn)換效率8%。 22. 1986年，光纖放大器；鈦寶石連續(xù)波長可調(diào)激光器。23. 1990年，美國研制成功畸變量子阱激光器，開關(guān)速度達280億次/秒，這是激光器有史以來達到的最高速度。24. 1989年， LBO （硼酸鉀晶體）非線性透紫外（中國人發(fā)明）。 25. 1992年，美國貝爾實驗室的研究人員研制出當時世界上最小的半導體激光器，直徑只有2至10微米。在一個大頭針的針頭上，可以裝下1萬個這樣的新型半導體激光器。26.  1992年，日本推出一種高輸出半導體激光器，特點是服務壽命長，在室溫下可連續(xù)工作5000小時。27

6、. 1997年，美國麻省理工學院的研究人員研制出第一臺原子激光器。 二、 中國激光技術(shù)發(fā)展1. 1957年，王大珩等在長春建立了我國第一所光學專業(yè)研究所中國科學院（長春）光學精密儀器機械研究所。2. 1961年夏，王之江主持，我國第一臺紅寶石激光器研制成功（在長春光機所） 。3. 1963年 ，鄧錫銘等第一臺He-Ne激光器 ；干福熹等摻釹玻璃激光器 ；1963年 ，王守武等 ，GaAs同質(zhì)結(jié)半導體激光器 4. 1964年 ，萬重怡等 ，脈沖Ar+激光器 ；用激光演示傳送電視圖像，實現(xiàn)330公里的通話。5. 1965年 ，王潤文等 ，CO2分子激光器 ；激光打孔機成功地用于拉絲模打孔生產(chǎn)，獲得

7、顯著經(jīng)濟效益；激光視網(wǎng)膜焊接器進行了動物和臨床實驗 ；研制成功激光漫反射測距機（精度為10米/10公里） 6. 1966年 ，鄧錫銘等 ，CH3I化學激光器 ；屈乾華等 ，YAG激光器 ； 研制出遙控脈沖激光多普勒測速儀。 三、 激光器的組成：工作物質(zhì)+諧振腔+激勵源1. 工作物質(zhì)是核心2. 激勵源：實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)3. 諧振腔：正反饋+選模四、 全固態(tài)激光器：以半導體激光器為泵浦源的固體激光器。全固態(tài)激光器的優(yōu)點：效率高（>30%）、（功率和頻率）穩(wěn)定性高、光束質(zhì)量好、壽命長、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕等五、 高斯光束的幾個基本參數(shù) w0束腰半徑 R波陣面曲率半徑 （或）發(fā)散角 b共焦參數(shù)

8、 M2 束腰w0最小光束半徑六、 描述高斯光束傳輸?shù)腁BCD定律。q(z)光束復曲率七、 往返傳輸矩陣如果給出穩(wěn)定腔內(nèi)某一點的往返傳輸矩陣，能夠求出的該點的光束半徑和曲率半徑等參數(shù)。諧振腔的往返矩陣激光穩(wěn)定的判定條件：一激光諧振腔的結(jié)構(gòu)如圖所示，其中M1和M2腔鏡的曲率半徑分別為R1和R2，腔中的凸透鏡的焦距為f（距離M1頂點l1），總腔長為l，請寫出自A點開始的往返傳輸矩陣形式。八、 可能存在的激光波陣面的種類。球面波或平面波九、 調(diào)Q激光器的基本工作原理，調(diào)Q技術(shù)的種類， 并能畫出各調(diào)Q激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。調(diào)的基本原理 ：在泵浦開始時，使腔處于低值（大）狀態(tài)，使其不能形成振蕩，上能級的反轉(zhuǎn)

9、粒子數(shù)就可以大量的積累，當積累到最大值時，突然使值增大（減?。┘す庹袷幯杆俳⑵饋恚跇O短的時間內(nèi)上能級的反轉(zhuǎn)粒子被消耗，轉(zhuǎn)變?yōu)榍粌?nèi)的光能量，從腔的輸出端以單一脈沖形式釋放出來，從面有一個強的激光巨脈沖輸出。調(diào)Q技術(shù)的種類：1.主動式調(diào)Q：電光調(diào)聲光調(diào)轉(zhuǎn)鏡調(diào)2.被動式調(diào)：色心晶體調(diào)燃料調(diào)十、 鎖模技術(shù)的種類，鎖模激光特點。 主動鎖模 被動鎖模 自鎖模 同步泵浦鎖模鎖模激光的脈寬極窄、峰值功率很高。十一、 什么叫相位匹配，能夠以單軸晶體為例說明相位匹配的種類。角度相位匹配和溫度相位匹配入射光以一定角度入射晶體，通過晶體的雙折射，由折射率的變化來補償正常色散而實現(xiàn)相位匹配的，這稱為角度相位匹配十二

10、、 能夠畫出電光調(diào)Q倍頻激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。十三、 能夠畫出連續(xù)和準連續(xù)內(nèi)腔雙通倍頻激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。藍皮書 263頁十四、 能夠畫出Spectrum Physics公司的全固態(tài)綠光激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。十五、 什么叫參量振蕩器，參量振蕩器的種類。參量振蕩器（Optical Parametric Oscillator，簡稱OPO）既是非線性光學頻率變換的器件，又是波長可調(diào)諧的光源，具有調(diào)諧范圍寬、結(jié)構(gòu)簡單及工作可靠等優(yōu)點。雙諧振（DRO） 單諧振（SRO）十六、 激光放大器及其種類，并能畫出結(jié)構(gòu)示意圖，行波放大器的優(yōu)點。激光放大器是指利用光的受激輻射進行光的能量(功率)放大的器件。通過采用激光

11、放大器，可以在獲得高的激光能量或功率時而又保持激光的質(zhì)量（包括脈寬、線寬、偏振特性等）。常用于可控核聚變、核爆模擬、超遠激光測距等重大技術(shù)中的高功率激光系統(tǒng)。常見激光放大器可以分為兩類，即脈沖的或穩(wěn)態(tài)的。如果輸入激光脈沖的時間寬度c小于放大器高能級的自發(fā)輻射壽命21，則稱為脈沖激光放大器。反之，c21，的就稱為穩(wěn)態(tài)激光放大器，它包括了長脈沖激光放大器和連續(xù)激光放大器。脈沖激光放大器以放大激光能量為主，而穩(wěn)態(tài)激光放大器則主要是放大激光功率(或光強)，實際上激光振蕩器也是這樣分類的。此外，脈沖激光放大器中，還可分出一類，稱之為超短脈沖放大器，它主要對鎖模激光脈沖進行放大，與鎖模激光器一樣有自己的特點。具有輸出功率大（Ku頻段可以到2KW、C頻段可以到3KW）、工作帶寬范圍寬（一般為750MHz，可擴展至1250MHz）、效率高（一般可以達到25%左右）等特點。十七、 再生放大技術(shù)和種類。再生放大技術(shù)：將一光束質(zhì)量好的微弱信號注入一個激光（振蕩）器中，注入的光信號作為一個“種籽”控制激光振蕩的產(chǎn)生，即讓激光振蕩是在這個“種籽”的基礎上而不是從噪聲中發(fā)展