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激光原理复习.ppt


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激光原理复习.ppt
文档介绍:
第一章辐射理论概要与激光产生的条件1.1光的波粒二象性光波是一种电磁波,是E和B的振动和传播。1、线偏振光2、光速、频率和波长三者的关系3、单色平面波二.光子。1.2原子能级和辐射跃迁一.原子能级、简并度三.波尔兹曼分布(原子数按能级分布服从波尔兹曼定律)四.辐射跃迁和非辐射跃迁(概念)二.原子状态标记*1.3光的受激辐射一.黑体辐射二.光和物质相互作用1、自发辐射2、受激辐射3、受激吸收4、自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系(在光和原子相互作用达到动平衡的条件下,三者关系;热平衡空腔的单色辐射能量密度;爱因斯坦系数间的基本关系)5、自发辐射光功率与受激辐射光功率*1.4光谱线增宽一.谱线加宽1、由来(理解)2、线性函数(涵义、性质:归一化,线宽…)3、光谱线型对光与物质的作用的影响二.自然增宽、碰撞增宽、多普勒增宽1.概念2.机理(引起的原因)3.线性函数及相关性质三.均匀增宽和非均匀增宽线型1.特点3.两者区别2.线性函数及相关性质四.综合增宽*1.5激光形成的条件一.介质中光的受激辐射放大1.产生激光的基本条件——受激辐射占优势2.光束在介质中的传播规律3.介质中产生受激光放大的条件、增益介质与增益系数。二.光学谐振腔和阈值条件(产生激光的三个基本条件:增益介质,粒子数反转,光学谐振腔)*第二章激光器的工作原理2.1光学谐振腔结构与稳定性*一.共轴球面谐振腔的稳定性条件()二.共轴球面谐振腔的稳定图及其分类1.稳定腔、临界腔、非稳(稳定图,包含种类)2.稳定图的应用(1)制作一个腔长为L的对称稳定腔,反射镜曲率半径的取值范围如何确定(2)给定稳定腔的一块反射镜,要选配另一块反射镜的曲率半径,其取值范围何确定(3)如果已有两块反射镜,曲率半径分别为R1、R2,欲用它们组成稳定腔,腔长范围如何确定*2.2速率方程组与粒子数反转一.三能级系统和四能级系统*二.速率方程组三.稳态工作时的粒子数密度反转分布四.小信号工作时的粒子数密度反转分布五.均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布*六.均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应*三能级系统图:其中E1——基态能级,又是激光下能级,也是抽运能级。E2——激光上能级,是亚稳能级(ω21小)。E3——抽运能级,非辐射跃迁几率大(ω32大(!))其主要特征是激光的下能级为基态,极易积累粒子(几乎聚集了所有粒子),发光过程中下能级的粒子数一直保存有相当的数量,对抽运的要求很高。所以不易实现粒子数反转.三能级系统和四能级系统**由图可见:四能级系统要实现粒子数反转,只要求n2>n1而不必令n2>n0,而n0则是极易积累的基态粒子数。E0:基能级/光抽运能级E1:不是基态能级,而是一个激发态能级,是激光下能级,τ10小而ω10大(迅速弛豫到E0,抽空E1,减少n1)在常温下基本上是空的。E2:激光上能级/亚稳能级(易积累n2)E3:光抽运能级,τ32小而ω32大(迅速弛豫到E2)四能级系统图:*均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布*饱和光强:粒子数密度反转分布:这就是均匀增宽型介质E2、E1能级之间粒子数反转分布的表达式。它给出能级间粒子数反转分布值与腔内光强、光波的中心频率、介质的饱和光强、激励能源的抽运速率以及介质能级的寿命等参量的关系。*2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和一.均匀增宽介质的增益系数二.均匀增宽介质的增益饱和** 内容来自淘豆网www.taodocs.com转载请标明出处.