当前位置:文档之家› 激光原理试卷集锦

激光原理试卷集锦

1:腔模,横模,纵模。

腔模:在具有一定边界条件的腔内,电磁场只能存在于一系列分立的本征状态之中。

将谐振腔内可能存在的电磁场的本征态称为腔的模式。

横模:在垂直于腔轴的横截面内的稳定场分布称为谐振腔的横模。

镜面上各点场的振幅按同样的比例衰减,各点的相位发生同样大小的滞后。

这种在腔反射镜面上形成的经过一次往返传播后能自再现的稳定场分布称为自现模或横模。

纵模:腔模沿腔轴线方向的稳定场分布称为谐振腔的纵模。

在腔的横截面内场分布是均匀的,而沿腔的轴线方向(纵向)形成驻波,驻波的波节数由q决定。

通常将由整数q所表征的腔内纵向场分布称为腔的纵模。

2:频率牵引。

答:有源腔中的纵模频率总是比无源腔中同序列纵模频率更接近工作物质的中心频率,这种现象称为频率牵引。

3:光学谐振腔的作用是什么?
答:①提供轴向光波模的光学正反馈。

②控制振荡模式的特性。

4:对称共焦腔镜面上基模的特点是什么?
答:
① 基模为高斯分布,镜面中心光最大,向边缘平滑降落。

②光斑的大小与反射镜的横向尺寸无关, 与波长和腔长有关(是共焦腔的一个重要特性。

当然,这一结论只有在模的振幅分布可以用厄米-高斯函数近似表述的情况下才是正确)。

③高斯光束的能量主要集中在束腰内部。

5:LD半导体的PN结实现粒子数目反转分布条件是什么?LD激光器的泵浦方式有哪些?答:①掺杂浓度足够高,使准Fermi能级分别进入导带和价带。

②正向偏压V足够高,使eV>E g,从而E C F —E v F =eV>hv。

电注式,光泵浦,高能电子束
6:固体激光器激活介质的激光性质主要指什么?它们分别在固体激光设计时,决定什么?答:能级结构,吸收光谱,荧光光谱①能级结构:晶体的激光性质主要取决于Cr3+。

Cr的外层电子组态为3d5 4s1 ,掺入Al2 O3 后失去3个电子,剩下3d壳层上3个外层电子(3d3 )。

②吸收光谱:由于红宝石死各向异性晶体,故其吸收特性与光的偏振状态有关。

③ 荧光光谱:
红宝石晶体有两条强荧光谱线,分别称为R1线和R2线。

R1 线中心波长为694.3nm,对应于E→4 A2 能级的自发辐射跃迁。

R2 线中心波长为692.9nm,对应于2A→ 4A2 能级的自发辐射跃迁。

7:常见的临界腔有哪些?其判定条件分别是什么?
答:
8:简并能级,简并度
答:简并能级:电子可以有两个或两个以上的不同运动状态具有相同的能级.
简并度:同一能级对应不同的电子状态的数目(处于同一光子太、态的光子数称为光源的光子简并度)
9:He—Ne激光器放电毛细管内径要很小的主要原因是什么?
答:Ne原子激光下能级2p和3p向基态的跃迁为选择定则所禁戒,粒子只能通过字发辐射跃迁到1s能级。

由于1s能级向基态的跃迁也属禁戒,因此1s能级的Ne原子只有扩散到放电管管壁,通过与管壁碰撞释放能量后方能返回基态,称为“管壁效应”。

激光下能级如不能被较快抽空,将会造成粒子的堆积,形成“瓶颈效应”。

10:非稳腔主要的输出形式有哪些?
答:耦合方式
11:光学谐振腔的损耗的种类有哪些?对光有选择有哪些?
答:几何损耗,衍射损耗,透射损耗,吸收损耗;几何损耗,衍射损耗。

12:受激辐射
答:受激辐射:处于能级u的原子在光的激发下以几率W ul=B ul p(p为密度)向能级l跃迁,并发射一个与入射光子全同的光子,其中B ul称为受激发射爱因斯坦系数。

13:半导体激光器主要的泵浦方式电注式,光泵浦,高能电子束。

14:光与物质的相互作用主要有:自发跃迁,受激吸收,受激辐射。

15:世界上第一台激光器是在1960年由梅曼(T.H.Maiman)发明的红宝石激光器。

我国第一台激光器是王之江教授1961年发明的,其创新之处为泵浦闪氙气
灯采用直管式而非螺旋形。

16:激光器的工作方式主要有连续输出,脉冲输出(若问工作方式分类则答连续激光器,脉冲激光器);其按照工作物质分为气体激光器,固体激光器,染料激光器三种。

17:受激发射光子(波)和激励光子(波)具有相同的频率,相位,偏振态,传播方向。

18:激光的特性主要有单色性,方向性,相干性,高亮度,高阶相关;其中高亮度,高阶相关是其他普通光源真正无法比拟的基本特性。

19:泵浦依据粒子由基态泵浦到激光上能级是一步实现还是多步实现,可分为直接泵浦和间接泵浦,对于后者主要有自上而下转移,自下而上转移,横向转移三种方式,它们典型的激光器分别是红宝石激光器和Nd:YAG激光器,Ar+激光器,He—Ne激光器,根据泵浦源划分泵浦可分为光泵浦,粒子泵浦,化学泵浦,核泵浦等泵浦。

20:He—Ne激光器是典型的惰性气体原子激光器,工作物质Ne,He为辅助气体。

He—Ne 激光器输出连续光,最常用的工作波长是632.8nm,其次是1.15um和3.39um等
谱线加宽的类型?什么是均匀加宽,非均匀加宽?他们各自的特点是什么?类型:均匀加宽(自然加宽,碰撞加宽,晶格振动加宽),非均匀加宽(多普勒加宽,晶格缺陷加宽),综合加宽。

均匀加宽及特点:引起加宽的物理因素对每个原子都是相同的。

特点:每个发光原子都以整个线型发射,不能把线型函数上某一特定原子联系起来。

每个发光原子对光谱线内任一频率都有贡献。

非均匀加宽特点:原子体系中每一个原子只对谱线内与他的表观中心频率相应的部分有贡献,因而可以区分谱线中的某一频率范围是哪一部分原子发射的。

1.驰豫振荡:固体脉冲激光器所输出的并不是平滑的光脉冲,而是一群宽度只
有微秒量级的短脉冲序列,即所谓‘尖峰”序列。

激励越强,则短脉冲之间的时间间隔越小。

2.自激振荡:不管初始光强多微弱,只要放大器足够长,就总能形成确定大小
的光强Im,满足振荡条件。

3.多普勒加宽:由于作热运动的发光原子(分子)所发出的辐射的多普勒频移引
起的加宽
4.空间烧孔效应:在驻波腔激光器中,腔内形成一个驻波场,波腹处增益最小,
而波节处增益最大,沿光腔方向增益系数的这种非均匀分布称为空间烧孔效应.。

相关主题