激光原理

激光原理前四章重点整理，内容有辐射理论概要与激光产生的条件、激光器的工作原理、激光器的输出特性、 激光的基本技术等。

激光原理

• ★★★第一章：辐射理论概要与激光产生的条件
  • 1.激光和普通光源相比
    • 优点
      • ——方向性好
      • ——相干性好
      • ——亮度高
    • 原因
      • 激光
        • ——光的受激辐射
      • 普通光源
        • ——光的自发辐射
  • 1.1光的波粒二象性
    • 1.1.1光波
      • 1.光波的属性
        • 光是电磁波
          • ——具有波动性质
          • ——有一定的频率&波长
        • 光是光子流
          • ——具有一定能量&动量的物质粒子
      • 3.单色平面波 （理想简谐波）
        • 波动方程怎么写
          • ——电矢量E：E＝……
    • 1.1.2光子（光的粒子性）
      • 光子的能量和其频率的关系
        • ——ε＝hν
        • ——和动量关系：P＝……
  • 1.3光的受激辐射
    • 1.3.2光与物质的相互作用
      • 三种不同的基本过程
        • ——自发辐射（系数：A21）
        • ——受激辐射（系数：B21）
        • ——受激吸收（系数：B12）
      • 自发辐射&受激辐射的区别（极其明显的特点）：相干性
        • 自发辐射
          • ——
        • 受激辐射
          • ——
      • 自发辐射+受激辐射＝受激吸收（光子数）
      • ★★★爱因斯坦系数之间的基本关系
        • ——
  • 1.4光谱线的增宽
    • 线性函数
      • 均匀增宽（自然增宽）
        • ——洛伦兹型
      • 非均匀增宽（自然碰撞/多普勒碰撞）
        • ——高斯型
  • 1.5激光形成的条件
    • 三个条件
      • ——要有激光工作介质/物质&介质具有产生受激辐射的能级结构
      • ——要有外界激励源→激光上下能级之间产生粒子数反转
      • ——要有光学谐振腔
  • 课后题：11题&13题
• 第二章：激光器的工作原理
  • 2.1光学谐振腔结构与稳定性
    • 2.1.1共轴球面谐振腔结构与稳定性★
      • ——条件……
    • 2.1.2共轴球面腔的稳定图极其分类（习题：3题/4题）
      • ——图的应用……
  • 2.2速率方程组与粒子数反转
    • 2.2.1三能级系统&四能级系统
      • 工作物质的能级结构区分
        • ——三能级结构/系统：红宝石激光器
        • ——四能级结构/系统：氦氖激光器/二氧化碳激光器/……
    • 2.2.2速率方程组
      • ——理解……
  • 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和
    • 在激光器当中都有什么损耗
      • ——内部损耗a内
      • ——镜面损耗
    • 形成激光所要求的增益系数的条件（激光器的阈值数）
      • ——产生激光：增益≥损耗（增益能够补偿损耗/增益系数G≥增益系数阈值a总）
  • 课后题：3题&4题
• 第三章：激光器的输出特性
  • 3.1光学谐振腔的衍射理论
    • 3.1.2自再现模概念（横模—场分布）
      • ——自再现模的积分方程：……
        • ——★本征函数解（的物理意义）
          • ——自再现模是自再现模积分方程的本征函数解：它的膜代表任意镜面上的光场的振幅分布/激光谐振腔中存在的稳定的横向分布（横模——场/光强分布）
        • ——本征值
          • ——自再现模的本征值代表：它的膜反映了损耗（自再现模在腔内单程渡越时所引起的功率损耗）
    • 3.1.3激光谐振腔的谐振频率和激光纵膜（纵膜—一些特定的频率）
      • ——只有某些特定频率的光才能满足谐振条件：……
      • ——纵膜的频率间隔：……
  • 3.3高斯光束的传播特性
    • 3.3.1光束的质量
      • ——品质因子
    • 高斯光束的“光腰”/“束腰”：……
  • 课后题：1题&2题
• ★第四章：激光的基本技术
  • 4.1激光器输出的选膜
    • 4.1.1纵膜的选取（选频率）
      • ——在均匀增宽的介质当中有纵膜的竞争（增益饱和效应：只有一个纵膜（最靠近铺线中心频率的纵膜被保存下来）可以留存下来，把其他的纵膜振荡抑止下去）
    • 单纵模的选取
      • ——短腔法
      • ——法布里-珀罗标准巨法
      • ——三反射镜法
    • 横模行选取
      • ——光阑法
      • ——聚焦光阑法
      • ——腔内望远镜法
      • ——凹凸腔选膜
  • 4.2激光器的稳频
    • ——被动的稳频：兰姆凹陷法被动稳频
    • ——主动的稳频
  • 4.3激光束的变换
    • 聚焦
      • ——缩短透镜的焦距/加大入射光在透镜镜面处的光斑尺寸都可以达到→缩小聚焦点光斑的目的
      • p87缩短聚焦描述4-30
  • 4.4.2电光强度调制
    • 电光效应都可以用于那些技术
      • ——激光调制
      • ——激光的偏转
      • ——调Q
    • 声光的用于
      • ——声光的偏转
      • ——声光的调Q
  • 课后题：3题&4题&5题