2022年不得不看的激光原理试题,考试必备.docx

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1、名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -优秀学习资料 欢迎下载激光原理复习题 页码是按第五版书标注的,黄色底纹的页码是按第六版书标注的 填空 6 4 24 简答 6 6 36 运算 12 15 27 论述 1 13 131.什么是光波模式和光子态？什么是相格？Page5 答：光波模式 page5:在一个有边界条件限制的空间V 内,只能存在一系列独立的具有特定波矢 k 的平面单色驻波；这种能够存在于腔内的驻波（以某一波矢 k 为标志）称为光波模式；光子态 page6:光子在由坐标与动量所支撑的相空间中所处的状态 ,在相空间中,光子的状态对应于一个相格

2、；相格 page6:在三维运动情形下,测不准关系为x y z P xP yP zP yh ,故在六位相空间中,一个光子态对应（或占有）的相空间体积元为x y z P xP zh ,上述相空间体积元称为相格；2.如何懂得光的相干性？何谓相干时间、相干长度、相干面积和相干体积？Page7 答：光的相干性 page7:在不同的空间点上、在不同的时刻的光波场的某些特性的相关性；相干时间 page7：光沿传播方向通过相干长度L 所需的时间,称为相干时间；相干长度： 相干光能产生干涉效应的最大光程差,等于光源发出的光波的波列长度；.相干面积：相干体积 page7：假如在空间体积 V 称为相干体积；V 内各

3、点的光波场都具有明显的相干性,就3.何谓光子简并度,有几种相同的含义？激光源的光子简并度与它的相干性什么联 系？ Page9 答：光子简并度 page9：处于同一光子态的光子数称为光子简并度；光子简并度有以下几种相同含义page9：同态光子数、同一模式内的光子数、处于相干体积内的光子数、处于同一相格内的光子数；联系：激光源的光子简并度打算着激光的相干性,光子简并度越高,激光源的相干性越好；4.什么是黑体辐射？写出Planck公式 ,并说明它的物理意义；Page10 答：黑体辐射 page10：当黑体处于某一温度T 的热平稳情形下,它所吸取的辐射能量应等于发出的辐射能量,即黑体与辐射场之间应处于

4、能量（热）平稳状态,这种平稳必定导致空腔内存在完全确定的辐射场,射；这种辐射场称为黑体辐射或平稳辐细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页,共 15 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -Planck 公式 page10：8h优秀学习资料欢迎下载313 chek T b1物理意义 page10：在单位体积内,频率处于 电磁辐射能量；邻近的单位频率间隔中黑体的5.描述能级的光学跃迁的三大过程,并写出它们的特点和跃迁几率；Page10 答： 1自发辐射过

5、程描述 page10：处于高能级E 的一个原子自发的向E 跃迁,并发射一个能量为 h 的光子,这种过程称为自发跃迁, 由原子自发跃迁发出的光波称为自发辐射；特点： a 自发辐射是一种只与原子本身性质有关而与辐射场 无关的自发过程,无需外来光； b 每个发生辐射的原子都可看作是一个独立的发射单元,原子之间毫无联系而且各个原子开头发光的时间参差不一,所以各列光波频率虽然相同,均为,各列光波之间没有固定的相位关系,各有不同的偏振方向,而且各个原子所发的光将向空间各个方向传播,即大量原子的自发辐射过程是杂乱无章的随机过程,所以自发辐射的光是非相干光；自发跃迁爱因斯坦系数：A 211s2受激吸取过程描述

6、 page12处于低能态 E 的一个原子,在频率为 的辐射场作用（鼓励）下,吸取一个能量为 h 的光子并向 E 能态跃迁,这种过程称为受激吸取跃迁；特点：a 只有外来光子能量 h E 2 E 时,才能引起受激辐射； b跃迁概率不仅与原子性质有关,仍与辐射场的 有关；受激吸取跃迁概率 page12：W 12 B 12 v（B 为受激吸取跃迁爱因斯坦系数,v 为辐射场）3受激辐射过程描述 page12：处于上能级 E 的原子在频率为 的辐射场作用下,跃迁至低能态 E 并辐射一个能量为 h 的光子；受激辐射跃迁发出的光波称为受激辐射；特点： a 只有外来光子能量 h E 2 E 时,才能引起受激辐射

7、；b 受激辐射所发出的光子与外来光子的频率、传播方向、偏振方向、相位等性质完全相同；受激辐射跃迁概率：W 21 B 21 v（B 为受激辐射跃迁爱因斯坦系数,v 为辐射场）6.Einstein 系数有哪些？它们之间的关系是什么？Page13 答：系数 page11-12：自发跃迁爱因斯坦系数 A ,受激吸取跃迁爱因斯坦系数 B ,受激辐射跃迁爱因斯坦系数 B 213关系 page13：B 21 1 f B 12 f ,A 21 8 hc3 B 21,f 1 , f 为 E 1 , E 能级的统计权重 简并度 细心整理归纳 精选学习资料 第 2 页,共 15 页 - - - - - - - -

8、- - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -优秀学习资料 欢迎下载7.试证明,由于自发辐射,原子在 E 能级的平均寿命为 s A；Page13 1证明：依据自发跃迁概率定义 A 21 dn 21 1 1dt sp n 2dn 21 sp 表示在 dt 时间内由于自发跃迁引起的由 E 向 E 跃迁的原子数；在 单 位 时 间 内 能 级 E 减 少 的 粒 子 数 为 dn 2 dn 21 将 1 式 带 入 得dt dt spdn 2 A n 2dt由此式可得 n 2 n e A t 21

9、（n 为 t 0 时刻高能级具有的粒子数）所以自发辐射的平均寿命 sn 120 0 n 2 t dtn 120 0 n e A t 21 dtA 1218.一质地匀称的材料对光的吸取系数 0.01 mm ,光通过 10cm 长的该材料后,出射光强为入射光强的百分之几？Page23（8）解：设进入材料前的光强为 0I,经过距离 z 后的光强为 I z ,就 I z I e z所以出射光强与入射光强之比 I oute le 0.01 100e 10.368；所以出射光强占入射I 0光强的 36.8%；9.激光器主要由哪些部分组成？各部分的作用是什么？答：激光工作物质：用来实现粒子数反转和产生光的受

10、激发射作用的物质体系；接收来自泵浦源的能量, 对外发射光波并能够剧烈发光的活跃状态,也称为激活物质；泵浦源：供应能量,实现工作物质的粒子数反转；光学谐振腔： a供应轴向光波模的正反馈；从而提高激光器的相干性；b模式挑选,保证激光器单模振荡,10.什么是热平稳时能级粒子数的分布？什么是粒子数反转？如何实现粒子数反 转？ Page15 答：热平稳时能级粒子数的分布page15：在物质处于热平稳状态时,各能级上的原子数（或集居数）听从玻尔兹曼分布n 2f e f 1E2E 1；k T bn 1粒子数反转：使高能级粒子数密度大于低能级粒子数密度；如何实现粒子数反转page15：外界向物质供应能量（称为

11、鼓励或泵浦过程）,从而使物质处于非平稳状态；11.如何定义激光增益？什么是小信号增益？大信号增益？增益饱和？Page16 答：激光增益定义 p15：设在光传播方向上 z 处的光强为 I z ,就增益系数定义为 dI z 1 g dz I z,表示光通过单位长度激活物质后光强增长的百分数；细心整理归纳 精选学习资料 第 3 页,共 15 页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -优秀学习资料 欢迎下载小信号增益 p16：当光强很弱时,集居数差值 n 2

12、n 不随 z 变化,增益系数为一常数 g ,称为线性增益或小信号增益；大信号增益 p17 ：在放大器中入射光强 I 与 sI sI为饱和光强 相比拟时,g I g 0,为大信号增益；I1I s增益饱和 p16：当光强足够强时, 增益系数 g 也随着光强的增加而减小,这一现象称为增益饱和效应；12.什么是自激振荡？产生激光振荡的条件是什么？Page17 答：自激振荡 p18：不管初始光强0I多么柔弱,只要放大器足够长,就总是形成确定大小的光强 I ,这就是自激振荡的概念；产生条件 p18：g0,g 为小信号增益系数,为包括放大器损耗和谐振腔损耗在内的平均损耗系数；13.激光的基本特性是什么？Pa

13、ge19 答：激光四性：单色性、相干性、方向性和高亮度；这四性可归结为激光具有很高的光子简并度；14如何懂得激光的空间相干性与方向性？如何懂得激光的时间相干性？如何懂得激光的相干光强 . Page19-23 答： 1激光的方向性越好,它的空间相干性程度越高；cp19 2激光的相干时间c和单色性存在着简洁关系1,即单色越好, 相干时间越长； p21 3激光具有很高的亮度,激光的单色亮度B2hn ,由于激光具有极好的方向2性和单色性,因而具有极高的光子简并度和单色亮度；p22 15.什么是谐振腔的谐振条件？如何运算纵模的频率、纵模间隔和纵模的数目？Page27-28 答：1谐振条件 p27：谐振腔

14、内的光要满意相长干涉条件（也称为驻波条件）；波从某一点动身,经腔内来回一周再回到原先位置时,应与初始动身波同相（即相差为 2 的整数倍）；假如以 表示匀称平面波在腔内来回一周时的相位滞后,就可以表示为 2 2 L q 2；q 为光在真空中的波长,L 为腔的光学长度,q 为正整数；q2如何运算纵模的频率、纵模间隔和纵模的数目 p27-28 ：纵模的频率 : q q2 cL；纵模间隔 : q2 cL细心整理归纳 精选学习资料 第 4 页,共 15 页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - -

15、- - - - - - - - -优秀学习资料欢迎下载osc1,osc 为.纵模的数目 :对于满意谐振条件频率为q的波,其纵模数目N小信号增益曲线中大于阈值增益系数G 的那部分曲线所对应的频率范畴q振荡带宽；16.在激光谐振腔中一般有哪些损耗因素,分别与哪些因素有关？Page31-33 答：损耗因素 p28 几何偏折损耗：与腔的类型、腔的几何尺寸、模式有关；衍射损耗：与腔的菲涅尔数、腔的几何参数、横模阶次有关；腔镜反射不完全引起的损耗：与腔镜的透射率、反射率有关；材料中的非激活吸取、散射、腔内插入物所引起的损耗：与介质材料的加工工艺有 关；17.哪些参数可以描述谐振腔的损耗？它们的关系如何？答

16、： 1描述参数 p28-p39 Page29-31 a平均单程损耗因子：21 ln 2I0（0I 为初始光强,1I 为来回一周后光强）Ib腔内光子的平均寿命：1LRcc品质因数：Q2RLc2关系：腔的损耗越小,平均单程损耗因子越小,腔内光子的平均寿命越长,品质因数越大；18.什么是腔的菲涅尔数？它与腔的损耗有什么关系？Page33 2答：菲涅尔数 p32：NL a 称为腔的菲涅尔数（a 为孔半径, L 腔长）；即从一个镜面中心看到另一个镜面上可以划分的菲涅尔半周期带的数目（对平面波阵面而言） ；与腔的损耗关系 p32:衍射损耗随腔的菲涅尔数的减小而增大；19.什么是共轴球面腔的稳固性条件？p3

17、5 Page36 0 g g 2 1g 1 1 L , g 2 1 L,R 1 R 2L 为两球面镜 M 1 , M 的距离,R R 分别为 M 1 , M 的曲率半径,当凹面镜向着腔内时,R取正值,当凸面镜向着腔内时,R取负值；20.激光器的谐振腔由一面曲率半径为 1 m 的凸面镜和曲率半径为 2 m 的凹面镜组成,工作物质长 0.5 m ,其折射率 1.52,求腔长 L 在什么范畴内是稳固腔？Page98（5）解：设两腔镜M 和M 的曲率半径分别为R 和R ,R 11 , m R 22 m, 第 5 页,共 15 页 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - -

18、- - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -优秀学习资料欢迎下载L 11L 211其 中工作物质长l0.5 m ,折射率1.521即01根 据 稳 定 条 件 判 据 : 01L1LR 1R 2LLll20.5 11L0.17由1式解得 1 mL2 m,由 2式得LL1.52结合 12式得1.17 mL2.17 m21.试利用来回矩阵证明共焦腔为稳固腔,即任意傍轴光线在其中可以来回无限多 次,而且两次来回即自行闭合；Page98（3）证明：设光线在球面镜腔内的来回情形如下图所示 其来回矩阵为：有由于是

19、共焦腔,有R 1R 2TA CB12L101L101L22D101101R 1R 22 1L2R 2R 22 R 212L2L12L12LR 1R 1R 1R 1R 2L 来回矩阵变为T10 1,如光线在腔内来回两次,0T21001可以看出,光线在腔内来回两次的变换矩阵为单位阵,所以光线两次来回即自 行闭合,即共焦腔为稳固腔；22.如何懂得激光谐振腔衍射理论的自再现模？Page40-43 答：p38开腔镜面上,经过足够多次来回后,能形成这样一种稳恒场,其分布不再 受衍射的影响, 在腔内来回一次能够再现动身时的场分布；这种稳恒场经一次来回 后,唯独可能的变化是,镜面上各点的场分布按同样的比例衰减

20、,各点的相位发生 同样大小的滞后； 把这种开腔镜面上的经一次来回能再现的稳恒场分布称为开腔的 自再现模；23.求解菲涅尔- 基尔霍夫衍射积分方程得到的本征函数和本征值各代表什么. Page51 答：本征函数 p42:描述腔的一个自再现模式或横模；其模描述镜面上场的振幅分 布,幅角描述镜面上场的相位分布；本征值值 p43:表示自再现模在渡越一次时的幅值衰减和相位滞后；其模值量度自再现模在腔内来回一次的功率损耗,幅角量度自再现模的单程相移,从而也决细心整理归纳 精选学习资料 第 6 页,共 15 页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名

21、师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -优秀学习资料 欢迎下载定模的谐振频率；24.什么是一般稳固球面腔与共焦腔的等价性？Page65-66 答：p651任意一个共焦球面腔与无穷多个稳固球面腔等价 ;2任一满意稳固条件 的球面腔唯独地等价于某一个共焦腔；即假如某一个球面腔满意稳固性条件,就必定可以找到而且也只能找到一个共焦腔,的两个反射镜面相重合；其行波场的某两个等相位面与给定球面腔25.今有一球面腔,R 11.5 , m R 21 , m L80cm；试证明该腔为稳固腔；求出它的等价共焦腔的参数；在图中画出等价共焦腔的详细位置；解： 1该球面腔的

22、g 参数Page98（10）g11L187g21L210.8 11.8R 11515R 2由此g g 20.85满意谐振腔的稳固性条件0g g1,因此该腔为稳固腔；2两反射镜距离等效共焦腔中心O 点的距离和等价共焦腔的焦距分别为z 1L R 2L1.31 mL 0.50 mz 2LL R 1LR 20.51 mLR 1LR 2R 1LfL R 1LR 2LR 1R 2LR 1LR 22.3等价共焦腔的详细位置如下图等价共焦腔z1R 12zR 2OLff26.如何运算基模高斯光束的主要参量,腰斑的位置、镜面上光斑的大小、任意位置处激光光斑的大小、 等相位面曲率半径、 光束的远场发射角、 模体积；

23、 Page58-61 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页,共 15 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -优秀学习资料 欢迎下载答：设稳固腔腔长为 L,两腔镜 M 和 M 的曲率半径分别为 R 和 R 2就： 1腰斑位置距 M1 的距离为 L L RR 1 2 L L R 2 ,距 M2 的距离为 L R L R1 1 L L R 2 12M1 镜面上光斑的大小：w s 1 R 1 L R 2 L 4 R 1 L R 1 R 2 L 1M1 镜

24、面上光斑的大小：w s 2 R 2 L R 1 L 4 R 2 L R 1 R 2 L 3任意位置处激光激光光斑大小：w z w 0 1 z 2f f 2 L R 1 L R 2 L R 12 R 2 L ,w 0 f R 1 R 2 2 24等相位面曲率半径：R z z 1 f 2z fz z5光束的远场发散角：0 2w 01 w s 1 w s 2 26模体积：V 002 L 2 27.某二氧化碳激光器采纳平凹腔,凹面镜的 R 2 m,腔长 L 1 m；试给出它所产生的高斯光束的束腰腰斑半径的大小和位置,该高斯光束的焦参数和基膜发散角；10.6 umPage99（15）L RL1 211

25、m解：平面镜的曲率半径R其共焦参数fL RLRRLR2RLR2 束腰腰斑半径w 0f10.6 10611.84 103m3.14腰斑半径距平面镜的距离dLL RLR0R L所以腰斑处于平面镜上,发散角022 10.6 10633.67 103w 03.14 1.84 1028.高斯光束的表征方法有哪些？什么是q 参数？高斯光束q 参数的变换规律是什么？ Page58-61 Page74-77 答：1表征方法 p71-72 ：a用束腰半径 w 或共焦参数 f 及束腰位置表征高斯光束；b用光斑半径 w z 及等相位面曲率半径 R z 表征高斯光束； c用 q 参数表征高斯光束；2 q 参数 p72

26、：其定义为 1 1i 2q z R z w 3高斯光束 q 参数的变换规律： 当高斯光束在自由空间或通过光学系统时,q 参数满意 q 2Cq Aq1 1D,称其为高斯光束 B q 的 ABCD定律 ,其中 A B C D 为光学系统的光线细心整理归纳 精选学习资料 第 8 页,共 15 页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -优秀学习资料 欢迎下载变换矩阵 C A D的 4 个矩阵元；B29.为了使高斯光束获得良好聚焦,常采纳的方法有哪些？p82 P

27、age79-81 答： a用短焦距透镜；b使高斯光束腰斑远离透镜焦点；c将高斯光束腰斑半径放在透镜表面处,即使光腰与透镜的距离为l0,并设法满意条件共焦参数f透镜焦距 F；30.什么是高斯光束的自再现变换？利用薄透镜对高斯光束实现自再现变换的条件 如何？ Page84 答：自再现变化 p84:假如一个高斯光束通过透镜后其结构不发生变化,即腰斑半径w 或共焦参数f 不变,就称这种变化为自再现变化；条件 p84：透镜的焦距等于高斯光束入射在透镜表面上的波面曲率半径的一半 时,即 R l 2 F ；31.非稳腔和稳固腔的区分是什么？举例说明哪些是非稳腔？Page37 答：1区分 p35-36 ：稳固

28、腔中傍轴光线能在腔内来回任意多次而不致横向溢出腔 外；而非稳腔中傍轴光线在腔内经过有限次来回后必定从侧面溢出腔外；2非稳腔类型 p89 全部双凸腔；全部平 - 凸腔；凹面镜曲率半径小于腔长的平- 凹腔；Page129-140 双凹非稳腔一镜曲率半径小于腔长一镜曲率半径大于腔长的双凹腔g g220）两镜曲率半径之和小于腔长的双凹腔g g1凹 凸非稳腔凹面镜曲率半径小于腔长的凹-凸非稳腔 满意g g20）两镜曲率半径之和大于腔长的凹-凸非稳腔（满意g g2132.什么是谱线加宽？有哪些加宽类型？加宽机制是什么？答：1谱线加宽 p130：由于各种因素的影响,自发辐射并不是单色的,而是分布在中心频率0

29、= E E邻近一个很小的频率范畴内,这就叫谱线加宽；2加宽类型及机制 p131-140 a匀称加宽 自然加宽 机制：原子的自发辐射引起的；碰撞加宽 机制：大量原子（分子、离子）之间的无规章碰撞；晶格振动加宽：机制：晶格振动使激活离子处于随周期变化的晶格场,激活 离子的能级所对应的能量在某一范畴内变化；b非匀称加宽细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 9 页,共 15 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -优秀学习资料 欢迎下载多普勒加宽 机制：由于作热运

30、动的发光原子（分子所发出）辐射的多普勒频移引起的；晶格缺陷加宽 机制：晶格缺陷部位的晶格场将和无缺陷部位的抱负晶格场不同,因而处于缺陷部位的激活离子的能级将发生位移,导致处于镜体不同部位的激活离子的发光中心频率不同；c综合加宽宽；气体工作物质的综合加宽 机制：由碰撞引起的匀称加宽和多普勒非匀称加固体激光工作物质综合加宽 机制：由晶格热振动引起的匀称加宽和晶格缺陷引起的非匀称加宽；液体工作物质的综合加宽 导致自发辐射的碰撞加宽；机制：溶于液体中的发光分子与其它分子碰撞而33.如何懂得匀称加宽和非匀称加宽？Page129-137 答：匀称加宽 p131：引起加宽的物理因素对每个原子都是等同的,对于

31、匀称加宽,每个发光原子都以整个线型发射,不能把线型函数上的某一特定频率和某些特定原子联系起来,或者说,每一个原子对光谱内任一频率都有奉献；非匀称加宽 p135：原子体系中每个原子只对谱线内与它的中心频率相应的部 分有奉献,因而可以区分谱线上的某一频率是由哪一部分原子发射的；34.如何求自然加宽、碰撞加宽和多普勒加宽的线宽？Page130-131、134 答：自然加宽线宽 p133：DHN112s为原子在能级E 的自发辐射寿命 2s 2碰撞加宽 p135：H1下能级为基态22下能级为激发态1112多普勒加宽 p138：0217.161070T1M 为原子量 22k Tln 222mc2M35.分

32、析三能级和四能级系统中粒子在各能级之间的跃迁过程,画出示意图,并写 出对应的单模振荡速率方程；答： p145-p149 Page144-146 注：图 4.4.3 三能级示意图中W 改为W 1336.说明匀称加宽和非匀称加宽工作物质中增益饱和的机理,并写出激光增益的 表达式； Page150-152 答：匀称加宽增益饱和机理 p154 在匀称加宽情形下, 每个粒子对谱线不同频率处的增益都有奉献,也就是说均 匀加宽的激光工作物质对各种频率入射光的放大作用全都使用相同的反转粒子数,细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 10 页,共 15 页 -

33、 - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -优秀学习资料 欢迎下载因此强光会导致反转集居数密度的下降,而反转集居数密度的下降又将导致弱光增益系数的下降,结果是增益在整个谱线上匀称地下降；匀称加宽增益表达式：gH ,I11g0 HII1s1？非匀称加宽增益饱和机理非匀称加宽增益表达式：g i1,I10 g i1,0vI 可以和sI1比拟时,受激1I1Is137.饱和光强的含义？怎样定义的？Page149 答：p151饱和光强sI1的物理意义是：当入射光强度辐射造成的上能级集居数衰减率才可以与其它弛豫过程（自发辐射及无辐射

34、跃迁）相比拟；因此当Iv 1Isv 时,n 与光强无关,而当vI 可以和Is1相比拟时,n 随着vI的增加而削减,n削减到小信号情形下的11倍；I1定义：Is1Is1h1h01,22211,222138在强光入射下, 匀称加宽和非匀称加宽工作物质中,Page151 Page155 答： 1匀称加宽物质中 p154 弱光的增益系数如何变化？频率为 1的强光入射不仅使自身的增益系数下降,也使其它频率的弱光的增益系数也以同等程度下降,结果是增益在整个谱线上匀称的下降；2非匀称加宽工作物质中 p157 频率为 1的强光入射时,会形成以 1 为中心,宽度为 H 1 I v 1 的烧孔,如入射I s频率为

35、 的弱光处在烧孔造成的烧孔范畴之内,就弱光增益系数将小于小信号增益系数,如 处于烧孔范畴之外,就弱光增益系数不受强光的影响仍等于小信号增益系数；39.描 述 非 均 匀 加 宽 工 作 物 质 中 的 增 益 饱 和 的 “Page153-156 烧 孔 效 应 ” , 并 说 明 原 理 ；答：1描述 p157:对于非匀称加宽工作物质中,在其增益曲线 g i , I v 1 曲线上, 在I 频率 1处产生一个凹陷,凹陷宽度约为 H 1 I,频率 1处的凹陷最低点下降到小信号增益系数的 1 I 1 12 倍,以上现象称为增益曲线的烧孔效应；I s细心整理归纳 精选学习资料 第 11 页,共 1

36、5 页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -优秀学习资料 欢迎下载2 原理：在非匀称加宽工作物质中,频率 1 的强光只在 1 邻近宽度约为IH 1 I的范畴内引起反转集居数的饱和,对表观中心频率处在烧孔范畴外的反转集居数没有影响；如有一频率为 的弱光同时入射,假如频率 处在强光造成的烧孔范畴之内,就由于反转集居数的削减,弱光增益系数将小于小信号增益系数；如果频率 处于烧孔范畴之外,就弱光增益系数不受强光的影响而仍等于小信号增益系数,所以在增益曲线 g

37、 i , I v 1 曲线上,在频率 1处产生一个凹陷,凹陷宽度约为IH 1 I；40.激光器的振荡条件是什么？稳固工作条件？Page164 答：1振荡条件：满意腔的谐振条件,成为腔的梳状模之一；频率落在工作物质的谱线范畴内,即对应增益系数大于等于阈值增益系数；.2稳固工作条件：增益系数等于于阈值增益系数41.为什么三能级系统比四能级系统需要更强的鼓励？Page166 答p168：这是由于四能级系统系统的激光下能级为激发态,ln 0,所以只需把 ln个粒子鼓励到 E 能级就可以使增益克服腔的损耗而产生激光；而在三能级系统中,激光下能级是基态,至少要将 n1 f 2f /2 / f 1f个粒子鼓

38、励到 E 能级上去,才能形成集居数反转,所以三能级系统的阈值能量或阈值功率要比四能级系统大得多；42.在匀称加宽和非匀称加宽激光器中模式竞争有什么不同？Page168-169 答： p170-171 匀称加宽激光器中只要有几个满意阈值条件的纵模,就会在振荡过程中相互竞争,结果总是靠近中心频率0 的一个纵模得胜,形成稳固振荡,其它纵模都被抑制而熄灭；因此抱负情形下,匀称加宽稳态激光器的输出应是单纵模的,单纵模的频率总是在谱线中心频率邻近；非匀称加宽激光器中也存在模式竞争,当纵模形成的烧孔重叠时会发生竞争,竞争模的输出功率无规章起伏；43.论述匀称加宽激光器中增益的空间烧孔效应引起的多纵模振荡以及排除纵模空 间烧孔的方法； Page168-169 答： 1描述 p170：当