第一章 激光產(chan) 生的條件

1、解釋黑體(ti) 和黑體(ti) 輻射？並描述它們(men) 的物理意義(yi) 。

2、解釋自發輻射、受激輻射、受激吸收的物理意義(yi) ，並寫(xie) 出它們(men) 的特征和躍遷幾率。

3、理解三個(ge) 愛因斯坦係數及其關(guan) 係。

4、解釋光譜線寬、相幹時間、相幹長度。

5、解釋激光的空間相幹性、時間相幹性。

6、描述光的多普勒效應。

7、解釋均勻增寬與(yu) 非均勻增寬。

8、描述波爾茲(zi) 曼分布，解釋輻射躍遷與(yu) 非輻射躍遷。

9、解釋粒子數反轉分布，並說明如何實現粒子數反轉分布。

10、簡述激光器的構成以及各個(ge) 部分的作用。

11、簡述激光形成的條件，並證明二能級係統不能產(chan) 生激光。

12、激光的特點：相幹性好、方向性好、單色性好、亮度高。這四種特性可以歸結為(wei) 激光具有很高的光子簡並度。

13、解釋光子簡並度的物理意義(yi) 。

14、簡述脈衝(chong) 激光尖峰形成的過程以及原因。

15、推導出自然增寬和多普勒增寬的線性函數。並說明他們(men) 屬於(yu) 什麽(me) 增寬類型。

第二章 激光器的工作原理

1、三種諧振腔：穩定腔、臨(lin) 界腔、非穩腔。

2、非穩腔和穩定腔有何區別？舉(ju) 例說明哪些是穩定腔，哪些是臨(lin) 界腔，哪些又是非穩腔？

3、圖解法判斷諧振腔的穩定條件。

4、說明三能級係統和四能級係統的本質區別，畫出示意圖。哪個(ge) 係統更容易形成粒子數反轉，為(wei) 什麽(me) ? 分別舉(ju) 例說明，並寫(xie) 出其波長。

5、分別描述小信號工作狀態與(yu) 小信號增益。

6、增益飽和是什麽(me) ？它在激光穩定輸出中起什麽(me) 作用？譜線增寬如何影響增益飽和特性？

7、說明均勻增寬和非均勻增寬工作物質中增益飽和的機理。

8、解釋諧振腔的損耗，單程損耗因子，腔的品質因數。

9、描述非均勻增寬工作物質中的增益飽和的“燒孔效應”，並說明原理。

10、解釋解釋內(nei) 部損耗與(yu) 鏡麵損耗。

11、描述激光諧振腔內(nei) 形成穩定光強的過程。

12、描述自激振蕩及其形成條件。

13、解釋激光器的弛豫振蕩現象。

14、粒子數反轉分布的閾值條件。

15、四能級速率方程的推導。並分析在穩態工作時，激光上下能級間粒子數密度反轉分布關(guan) 係式。

第三章 激光器的輸出特性

1、激光諧振腔衍射理論的自再現模。

2、菲涅爾-基爾霍夫衍射積分方程得到的本征函數和本征值各代表什麽(me) ?

3、諧振腔的諧振條件？如何計算縱模的頻率、縱模頻率間隔和縱模的數目？

4、高斯光束的表征方法：用束腰半徑及束腰位置表征；用光斑半徑及等相位麵曲率半徑表征。

5、分別用公式表示高斯光束的有效截麵半徑、束腰半徑、鏡麵光束半徑、波陣麵的曲率半徑。

6、高斯光束的遠場發散角與(yu) 衍射極限。

7、高斯光束的亮度與(yu) 哪些參數有關(guan) ？

8、輸出功率與(yu) 飽和光強、光束截麵的關(guan) 係。

9、描述蘭(lan) 姆凹陷的形成過程。

10、造成線寬的原因是什麽(me) ？線寬由哪些參數決(jue) 定？線寬極限是什麽(me) ？

11、激光光束品質因子的表達式及其物理意義(yi) 。

12、解釋任意一個(ge) 共焦球麵腔與(yu) 無窮多個(ge) 穩定球麵腔等價(jia) 。

13、證明任一滿足穩定條件的球麵腔唯一地等價(jia) 於(yu) 一個(ge) 對稱共焦腔等價(jia) 。

14、證明高斯光束基模光斑半徑變成規律呈現雙曲線。

15、證明高斯光束的等相位麵在近軸區域近似成球麵分布。

第四章 激光的基本技術

1、解釋橫模和縱模，並說明選模的原因？

2、解釋縱模競爭(zheng) 與(yu) 空間競爭(zheng) 。

3、激光單橫模選取：光闌法、聚焦光闌法、腔內(nei) 望遠鏡法。高階橫模的光束截麵比基橫模大，減小菲涅爾數，可以抑製各高階橫模的振蕩。

4、激光單縱模選取：短腔法：縱模間隔與(yu) 諧振腔腔長成反比，為(wei) 了在激光增益曲線中獲得單一頻率的縱模，可通過縮小腔長來增大縱模頻率間隔，使其在熒光譜線有效寬度範圍內(nei) ，隻存在一個(ge) 縱模振蕩。但這種方法使得諧振腔受到限製。法布裏-珀羅標準具：由兩(liang) 個(ge) 端麵平行且鍍有高反射的反射膜組成。由於(yu) 多光束幹涉的結果，對若幹個(ge) 很窄頻率帶寬的光有極高的透過率。通過調整F-P標準具的傾(qing) 角，可以達到選頻目的。三反射鏡法：設置三個(ge) 反射鏡，組成兩(liang) 個(ge) 耦合的諧振腔，滿足兩(liang) 個(ge) 諧振條件的光能夠輸出，隻要短腔足夠短，就可以得到單縱模。

5、衍射損耗：通過求解激光諧振腔的自再現模積分方程得到，在激光諧振腔內(nei) 振蕩的基橫模是高斯光束，其光振幅和光強分布在與(yu) 光軸垂直的平麵上呈高斯函數形式，一直延伸到離光軸無限遠處。因此，由於(yu) 反射鏡的有限尺寸的限製，每一次反射都會(hui) 有一部分光能衍射到鏡麵之外，造成能量損失。這種由於(yu) 衍射效應形成的光能量損失稱為(wei) 衍射損耗。

6、頻率的漂移：一個(ge) 激光器通過選模獲得單頻振蕩後，由於(yu) 內(nei) 部和外界條件的變化，諧振頻率仍然會(hui) 在整個(ge) 線型寬度內(nei) 移動。這種現象叫做頻率的漂移。

7、頻率的穩定性包括頻率穩定度與(yu) 頻率複現度，並解釋之。

8、影響頻率穩定的因素：腔長與(yu) 折射率，請量化分析。

9、穩頻方法：被動式穩頻和主動式穩頻。其中主動穩頻率包括蘭(lan) 姆凹陷穩頻、飽和吸收穩頻、塞曼穩頻、無源腔穩頻。

10、簡述光束的三種變換方法，並說明變換原因。

11、激光偏轉的方法：機械偏轉、電光偏轉和聲光偏轉。

12、解釋激光調製技術，並說明其各種分類。

13、激光調Q技術：用調節諧振腔的Q值以獲得激光巨脈衝(chong) 的技術。其原理是采用某種辦法使諧振腔在泵浦開始時處於(yu) 高損耗低Q值狀態，這時激光振蕩的閾值很高，粒子密度反轉數即使積累到很高水平也不會(hui) 產(chan) 生振蕩；當粒子密度反轉數達到其峰值時，突然使腔的Q值增大，導致激光介質的增益將大大超過閾值，迅速產(chan) 生振蕩。這時積累在亞(ya) 穩態上的粒子所具有的能量會(hui) 很快轉換為(wei) 光子的能量，光子像雪崩一樣以極高的速率增長，激光器便可輸出一個(ge) 峰值功率高、寬度窄的激光巨脈衝(chong) 。

14、調Q技術分類：因為(wei) 諧振腔的損耗包括反射損耗、吸收損耗、衍射損耗、散射損耗和透射損耗。用不同方法控製不同類型的損耗，就形成了不同的調Q技術。控製反射損耗的有機械轉鏡調Q技術、電光調Q技術，控製吸收損耗的有可飽和吸收染料調Q技術，控製衍射損耗的有聲光調Q技術等等。

15、鎖模技術：強迫激光器中振蕩的各個(ge) 縱模相位鎖定，使各模式相幹疊加以獲得超短脈衝(chong) 的技術。鎖模技術使激光能量在時間上高度集中，可以獲得飛秒量級的超短脈衝(chong) 激光。