激光原理重點

1、什么是光學(xué)諧振腔的模式？對縱、橫模的要求各是什么？其中含有什么物理思想？ 橫模：諧振腔內(nèi)光場在垂直于其傳播方向的方向上的穩(wěn)定場分布?？v模：滿足諧振條件沿 軸線縱向方向上的駐波場分布。：穩(wěn)定橫模需要滿足鏡面上來回反射光波相對振幅和相位 分布不再變化的條件?？v模需要滿足等效腔長應(yīng)為諧振半波長整數(shù)倍的條件，即駐波條件。列速率方程組時初區(qū)分單模和多模情形外，為什么還要將不同的能級系統(tǒng)類型分開來討論? 由單模速率方程的對比，我們可以看到三四能級系統(tǒng)在單模激光場光子數(shù)的增長速率，與 激光上下能級粒子數(shù)密度差的大小成正比，受模損耗制約。在布居反轉(zhuǎn)的變化上面，三四能 級系統(tǒng)顯現(xiàn)出不同。三能級系統(tǒng)I的布居反轉(zhuǎn)隨

2、時間的變化率多了兩個負(fù)項，說明在激光器 中三能級系統(tǒng)I的布居反轉(zhuǎn)需要比四能級系統(tǒng)I的克服更大的障礙。闡述激光器諧振腔中形成振蕩的條件1、工作物質(zhì)中形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)并滿足振蕩的閾值條件2、在激光諧振腔中滿足駐波條件譜線均勻加寬，非均勻加寬的主要形成機制各有哪些？搟普勤效應(yīng)非均勻加寬：中心頻率目近譜線豹疊加5】晶格缺璃加寬均勻加寬介質(zhì)激光器中有縱模競爭嗎？為什么？-答：因為在均與加寬弁成中，與教個甄模同時起掘時，各模式咒場獲得的增益是不同% 令模式所荻谷精洋艷益由弁質(zhì)增益由1稅在述模式場率處超這墻益閱值能上的那都今大小米彼亡.琵近介質(zhì)頻率中心的縱騏光新枚吁的行總最大.岬各模光蜀的增加，出現(xiàn)飽和作用，

3、激活介質(zhì)的增益I1U統(tǒng)均域下降. 斷有模式部皿I曾派有一個振蕩模式。Fox-Li的數(shù)值迭代法解平行平面鏡諧振腔，有哪些結(jié)論，有哪些意義？（1）結(jié)論：1.振幅分布：中心振幅最大，偶對稱，高階橫模：過零點的數(shù)量和該模的階數(shù)一致2、相位分布： 鏡面不是等相位面，基模（TEM00）不再是平面波，菲涅爾數(shù)大可近似被節(jié)線分開的各個區(qū) 域內(nèi)，仍可近似看作平面波。3、單程相移和損耗：解穩(wěn)定后，取鏡面上一點，計算一次渡 越傳播后某一模式在該點場的振幅和相位大小的相對變化，相對變化的復(fù)數(shù)分析便可求出該 模式的平均單程相移和損耗。附加單程相移為4.諧振頻率：，同縱模不同橫模，諧振頻不同。菲涅爾數(shù)N越大，頻率差異越大

4、；橫模階次越高，頻率差異越 大（2）意義：1.它用逐次近似計算直接求出了一系列自再現(xiàn)模，第一次證明了開腔模式的 存在，并從數(shù)學(xué)上論證了開腔自再現(xiàn)模積分本征方程的存在。2.有助于對自再現(xiàn)模形成的物 理過程的理解，數(shù)學(xué)運算與波在腔中往返傳播而形成自再現(xiàn)模的物理過程一一對應(yīng)。3 .原則 上，可以用來計算任何形狀的開腔中自再現(xiàn)模，具有普適性。多普勒加寬是由粒子的熱運動引發(fā)光頻率的改變（即多普勒頻移）造成的。不同運動速度 的粒子對應(yīng)不同的表現(xiàn)中心頻率，屬于非均勻加寬開腔的自再現(xiàn)模是指開腔中經(jīng)過一次往返可以再現(xiàn)的穩(wěn)定電磁場分布縱模是指光學(xué)諧振腔內(nèi)在縱向方向可能存在的電磁場分布的本征態(tài)1.某高斯光束腰斑大小

5、為3 0=1.14mm，入=10.6m求與光腰相距30cm、10m、1000m遠 處的光斑半徑3及波前曲率半徑R。0.38 5二=30頃1躇(3 Dm) 111.4 5jwwj30rw)菱-= 1。怖rj(lOw) is 29.67/凰JO抑)蟄10.0wj=1OCH)wi2,96wjlOOOw) * 1000AN =- Au1 .M 1儼匿I = 4D3 k ： D 壓cA V =2.3 ： 10 zra / see:L = 3x 10 -= LI.3G軟ED輯一臺Nd： YAG激光器，已知其可振蕩的頻率范圍為，諧振腔的光學(xué)腔長為0.5m，計算該激光器可能振蕩的縱模數(shù)目。已知一二氧化碳激光諧振腔由兩個凹面鏡構(gòu)成，R1=1，R2=2，L=0.5。如何選擇高斯光束腰 斑W0的大小和位置才能使它成為該諧振腔中的自再現(xiàn)光束？解；由式茶.忙奇及莎面&引演號仁胡口F=；R，有；S=4KtlHi+K,xj1 L - f ,取以=10.6m1。得,- 0.375htJ2 = 0.125m ,整、-1.2E +門=，+ d寸-例，求解通過長度為d的均句余廟后, 再透近T律進鎮(zhèn)的光筑悻況。= r； + dr,M叫A ( 1 1。丫1