激光原理 知识点

激光原理知识点

激光原理的知识点包括:

1.黑体和黑体辐射:黑体是一种理想化的辐射体，黑体辐射是描述黑体发出的辐射规律的理论。

2.自发辐射、受激辐射和受激吸收:这是激光产生的基本过程。即自发辐射产生光子，受激辐射放大光子，受激吸收则吸收光子。

3.光腔理论:涉及到光腔的稳定性条件、共轴球面腔的稳定性条件、开腔模式的物理概念和行射理论分析方法、高斯光東的基本性质及特征参数等。

4.电磁场和物质的共振相互作用:描述了光和物质相互作用的经典理论。以及谱线加宽和线型函数等概念。

5.激光振落特性:涉及到激光的特性，如相干性好、方向性好、单色性好、亮度高，这些特性可以归结为激光具有很高的光子简并度。

6.光子简并度:是描述激光光子相干性的物理量。

7.光的多普勒效应:描述了光波在运动中由于光源和观察者的相对运动而产性频率变化的现象。

8.均匀增宽与非均匀增宽:描述了光谱线增宽的两种类型，均匀增宽通常是由于原子或分子的自然热运动引起的，而非均匀增宽则通常是由于原子或分子之间的碰撞弓|起的。

9.自然增宽和多普勒堵宽:自然增宽是由于原子或分子自旋的统计分布引起的，多普勒增宽是由于原子或分子的热运动引起的。

以上只是简单的列举，实际上激光原理所涵盖的知识点还有很多，需

要系统学习和实践。

制表：审核：批准：

天津大学2020硕士研究生初试考试自命题科目大纲807工程光学与光电子学基础

一、考试模块划分方式： 考试内容分为A、B 两个模块，考生可任选其中一个模块。A 模块为工程光学，B 模块为光电子学基础。 二、各模块初试大纲： A模块：工程光学 （一）考试的总体要求 本门课程的考试旨在考核学生有关应用光学和物理光学方面的基本概念、基本理论和实际解决光学问题的能力。 考生应独立完成考试内容，在回答试卷问题时，要求概念准确，逻辑清楚，必要的解题步骤不能省略，光路图应清晰正确。 （二）考试的内容及比例 考试内容包括应用光学和物理光学两部分。 “应用光学”应掌握的重点知识包括：几何光学的基本理论和成像概念、理想光学系统理论、光学系统中的光束限制、平面和平面系统对成像的影响、像差的基本概念和典型光学系统的性质、成像关系及光束限制等。具体知识点如下： 1、掌握几何光学基本定律与成像基本概念，包括：四大基本定律及全反射的内容与现象解释；完善成像条件的概念和相关表述；几何光学符号规则以及单个折射球面、反射球面的成像公式、放大率公式等。 2、掌握理想光学系统的基本理论和典型应用，包括：基点、基面的主要类型及其特点；图解法求像的方法；解析法求像方法（牛顿公式、高斯公式）；理想光学系统三个放大率的定义、计算公式及物理意义；理想光学系统两焦距之间的关系；正切计算法以及几种典型组合光组的结构特点、成像关系等。 3、掌握平面系统的主要种类及应用，包括：平面镜的成像特点及光学杠杆原理和应用；反射棱镜的种类、基本用途及成像方向判别；光楔的偏向角公式及其应用等。 4、掌握典型光学系统的光束限制分析，包括：孔径光阑、入瞳、出瞳、孔径角的定义及它们的关系；视场光阑、入窗、出窗、视场角的定义及它们的关系；渐晕、渐晕光阑、渐晕系数的定义；物方远心光路的工作原理；光瞳衔接原则及其作用；场镜的定义、作用和成像关系等。 5、了解像差基本概念，包括：像差的定义、种类和消像差的基本原则；7 种几何像差的定义、影响因素、性质和消像差方法等。 6、掌握几种典型光学系统的基本原理和特点，包括：正常眼、近视眼和远视眼的定义和特征，校正非正常眼的方法；视觉放大率的概念、表达式及其意义；显微镜系统的结构特点、成像特点、光束限制特点及主要参数的计算公式；临界照明和坷拉照明系统的组成、优缺点；望远系统的结构特点、成像特点、光束限制特点及主要参数的计算公式；摄影系统的结构特点、成像特点、光束限制特点及主要参数的计算公式；投影系统的概念、计算公式以及其照明系统的衔接条件等。 “物理光学”应掌握的重点知识包括：光的电磁理论基础、光的干涉和干涉系统、光的衍射、光的偏振和晶体光学基础等。具体知识点如下：

激光原理复习知识点

一 名词解释 1. 损耗系数及振荡条件: 0)(m ≥-=ααS o I g I ,即α≥o g 。α为包括放大器损耗和谐振腔损耗在内 的平均损耗系数。 2. 线型函数：引入谱线的线型函数p v p v v )(),(g 0~ = ，线型函数的单位是S ，括号中的0v 表示线型函数的中心频率，且有 ?+∞∞-=1),(g 0~v v ，并在0v 加减2v ?时下降至最大值的一半。按上式定义的v ?称为谱线宽度。 3. 多普勒加宽:多普勒加宽是由于做热运动的发光原子所发出的辐射的多普勒频移所引起的加宽。 4. 纵模竞争效应：在均匀加宽激光器中，几个满足阈值条件的纵模在震荡过程中互相竞争，结果总是 靠近中心频率0v 的一个纵模得胜，形成稳定振荡，其他纵模都被抑制而熄灭的现象。 5. 谐振腔的Q 值:无论是LC 振荡回路，还是光频谐振腔，都采用品质因数Q 值来标识腔的特性。定义 p v P w Q ξπξ 2==。ξ为储存在腔内的总能量，p 为单位时间内损耗的总能量。v 为腔内电磁场 的振荡频率。 6. 兰姆凹陷：单模输出功率P 与单模频率q v 的关系曲线，在单模频率等于0的时候有一凹陷，称作兰 姆凹陷。 7. 锁模：一般非均匀加宽激光器如果不采取特殊的选模措施，总是得到多纵模输出，并且由于空间烧 孔效应，均匀加宽激光器的输出也往往具有多个纵模，但如果使各个振荡的纵模模式的频率间隔保持一定，并具有确定的相位关系，则激光器输出的是一列时间间隔一定的超短脉冲。这种使激光器获得更窄得脉冲技术称为锁模。 8. 光波模：在自由空间具有任意波矢K 的单色平面波都可以存在，但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;这种能够存在腔内的驻波成为光波模。 9. 注入锁定：用一束弱的性能优良的激光注入一自由运转的激光器中，控制一个强激光器输出光束的 光谱特性及空间特性的锁定现象。（分为连续激光器的注入锁定和脉冲激光器的注入锁定）。 10. 谱线加宽：实际中的谱线加宽由于各种情况的影响，自发辐射并不是单色的，而是分布在中心频率 /)(12E E -附近一个很小的频率范围内。这就叫谱线加宽。 11. 频率牵引：在有源腔中，由于增益物质的色散，使纵模频率比无源腔纵模频率更靠近中心频率，这 种现象叫频率牵引。 12. 自发辐射：处于高能级Ｅ２的一个原子自发的向Ｅ１跃迁，并产生一个能量为ｈｖ的光子 13. 受及辐射：处于高能级Ｅ２的一个原子在频率为ｖ的辐射场作用下，向Ｅ１跃迁，并产生一个能量 为ｈｖ的光子 14. 激光器的组成部分：谐振器，工作物质，泵浦源 15. 腔的模式：将光学谐振腔内肯能存在的电磁场的本征态称为‘’。 16. 光子简并度：处于同一光子态的光子数。含义：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 17. 激光的特性：1.方向性好，最小发散角约等于衍射极限角2.单色性好3.亮度高4.相干性好 18. 粒子数反转：在外界激励下，物质处于非平衡状态，使得n2>n1 19. 增益系数：光通过单位长度激活物质后光强增长的百分数 20. 增益饱和：在抽运速率一定的条件下，当入射光的光强很弱时，增益系数是一个常数；当入射光的 光强增大到一定程度后，增益系数随光强的增大而减小。 21. Q 值：是评定激光器中光学谐振腔质量好坏的指标——品质因数。 22. 纵模：在腔的横截面内场分布是均匀的，而沿腔的轴线方向即纵向形成驻波，驻波的波节数由q 决 定将这种由整数q 所表征的腔内纵向场分布称为纵模 23. 横模：腔内垂直于光轴的横截面内的场分布称为横模 24. 菲涅尔数：N,即从一个镜面中心看到另一个镜面上可划分的菲涅尔半波带的数目。表征损耗的大小。 衍射损耗与N 成反比。

激光原理知识点汇总201905

激光原理知识点汇总 第一章电磁场和物质的共振相互作用 1.相干光的光子描述，光的受激辐射基本概念 1)1960年7月Maiman报道第一台红宝石固体激光器，波长694.3nm。 2)光的基本性质： 能量ε=hνh: Planck常数，ν :光波频率 运动质量m=ε/c2=hv/c2 静止质量0 动量 k n h n c h n mc p = ? = = = 2 2λ π π ν 3)光子的相干性：在不同的空间点、不同时刻的光波场某些特性的相关性相干体积相干面积，相干长度，相干时间 光源单色性越好，相干时间越长： 相格空间体积以及一个光波摸或光子态占有的空间体积度等于相干体积 属于同一状态的光子或同一模式的光波是相干的 4)黑体辐射的planck公式 在温度T的热平衡下，黑体辐射分配到腔内每个模式上的平均能量1- = kT h e h E ν ν腔内单位体积、单位频率间隔内的光波摸式数3 3 8 c h n ν π ν = Planck公式： 1 1 8 3 3 - = = kT h e c h ν ν ν π ρ单色能量密度，k：Boltzmann常数Bohr定则： νh E E= - 1 2 5)光的受激放大 a.普通光源在红外和可见光波段是非相干光，黑体是相干光

黑体辐射的简并度K T n m n m K T n m K T n cm K T kT h h E n 50000 ,1 , 1 10 , 6.0 , 300 1 , 60 , 300 10 , 30 , 300 1 ) exp( 1 35 3 = ≈ = ≈ = = ≈ = = ≈ = = → - = = - μ λ μ λ μ λ λ ν ν b.让特定、少数模式震荡，获得高的光子简并度 21 21 21 21 3 3 8A W A B c h n= = =ν ν ρ ν π ρ 6)光的自激振荡 a.自激振荡概念 分数 单位距离光强衰减的百 自损耗系数 ) ( 1 ) ( z I dz z dI - = α dz z I I g z dI) ( ] ) ( [ ) ( ..α - = 考虑增益和损耗 ] ) ex p[( ) (0 z g I z Iα - = α α αs m s m I g I I I g I g) ( 1 ) (0 - = → = + = 光腔作用: (1)模式选择; (2）提供轴向光波摸的反馈； b.震荡条件 等于号是阈值振荡 α α α≥ → ≥ - =0 00 ) (g I g I s m 是工作物质长度 l l g L. .......... 0δ δ α≥ → = l g0单程小信号增益因子 7)激光的特性：单色性、相干性、方向性、高亮性。可归纳为很高的光子简并度。

激光原理复习知识点讲课教案

激光原理复习知识点

一 名词解释 1. 损耗系数及振荡条件: 0)(m ≥-=ααS o I g I ,即α≥o g 。α为包括放大器损耗和谐振腔损耗在内 的平均损耗系数。 2. 线型函数：引入谱线的线型函数p v p v v )(),(g 0~ = ，线型函数的单位是S ，括号中的0v 表示线型函数的中心频率，且有 ?+∞∞-=1),(g 0~v v ，并在0v 加减2v ?时下降至最大值的一半。按上式定义的 v ?称为谱线宽度。 3. 多普勒加宽:多普勒加宽是由于做热运动的发光原子所发出的辐射的多普勒频移所引起的加宽。 4. 纵模竞争效应：在均匀加宽激光器中，几个满足阈值条件的纵模在震荡过程中互相竞争，结果总是靠近中心频率0v 的一个纵模得胜，形成稳定振荡，其他纵模都被抑制而熄灭的现象。 5. 谐振腔的Q 值:无论是LC 振荡回路，还是光频谐振腔，都采用品质因数Q 值来标识腔的特性。定义p v P w Q ξπξ 2==。ξ为储存在腔内的总能量，p 为单位时间内损耗的总能量。v 为腔内电 磁场的振荡频率。 6. 兰姆凹陷：单模输出功率P 与单模频率q v 的关系曲线，在单模频率等于0的时候有一凹陷，称作兰姆凹陷。 7. 锁模：一般非均匀加宽激光器如果不采取特殊的选模措施，总是得到多纵模输出，并且由于空间烧孔效应，均匀加宽激光器的输出也往往具有多个纵模，但如果使各个振荡的纵模模式的频率间隔保持一定，并具有确定的相位关系，则激光器输出的是一列时间间隔一定的超短脉冲。这种使激光器获得更窄得脉冲技术称为锁模。 8. 光波模：在自由空间具有任意波矢K 的单色平面波都可以存在，但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;这种能够存在腔内的驻波成为光波模。 9. 注入锁定：用一束弱的性能优良的激光注入一自由运转的激光器中，控制一个强激光器输出光束的光谱特性及空间特性的锁定现象。（分为连续激光器的注入锁定和脉冲激光器的注入锁定）。 10. 谱线加宽：实际中的谱线加宽由于各种情况的影响，自发辐射并不是单色的，而是分布在中心频率η /)(12E E -附近一个很小的频率范围内。这就叫谱线加宽。 11. 频率牵引：在有源腔中，由于增益物质的色散，使纵模频率比无源腔纵模频率更靠近中心频率，这种现象叫频率牵引。 12. 自发辐射：处于高能级Ｅ２的一个原子自发的向Ｅ１跃迁，并产生一个能量为ｈｖ的光子 13. 受及辐射：处于高能级Ｅ２的一个原子在频率为ｖ的辐射场作用下，向Ｅ１跃迁，并产生一个能量为ｈｖ的光子 14. 激光器的组成部分：谐振器，工作物质，泵浦源 15. 腔的模式：将光学谐振腔内肯能存在的电磁场的本征态称为‘’。

激光原理期末知识点总复习材料

激光原理期末知识点总复习材料 激光原理是物理学和光学学科中的重要内容，它是现代科技发展的基 础之一、下面是激光原理期末知识点的总复习材料。 1.激光的定义和概念：激光是指具有相干特性、能量集中、波长单一 且紧凑的光束。其与常规光的最大区别在于具有相干性和能量集中性。 2.激光的产生过程：激光的产生过程主要包括受激辐射和自发辐射。 受激辐射是指在外界光或电磁辐射的刺激下，原子或分子由基态跃迁到激 发态并通过受激辐射返回基态时所发射的光。自发辐射是指原子或分子自 发地从激发态返回基态所发射的光。 3.光激发和电子激发的激光：根据产生激发所用的不同方法，激光可 以分为光激发和电子激发的激光。光激发的激光是通过外界光的能量传递 使原子或分子激发并产生激光。电子激发的激光是通过外界电子束或放电 使原子或分子激发并产生激光。 4.激光功率和激光能量：激光功率是指单位时间内激光辐射出的能量，单位为瓦特(W)；激光能量是指激光脉冲的总能量，单位为焦耳(J)。 5.激光的特性：激光具有相干性、方向性、单色性和高亮度等特性。 相干性是指激光的波长相近的光波的相位关系保持稳定，能够构成干涉图样。方向性是指激光具有狭窄的发射角度，能够通过透镜等光学元件进行 聚焦。单色性是指激光具有非常狭窄的波长，具有很高的色纯度。高亮度 是指激光能够将能量集中在很小的空间范围内，能够产生很高的光功率密度。 6.激光器的结构和工作原理：激光器主要由激光介质、泵浦能源、光 腔和输出镜组成。激光介质是产生激光的核心部件，泵浦能源是提供激发

条件的能源，光腔是激发介质形成激光放大的空间环境，输出镜是选择性反射激光光束的光学元件。 7.常见的激光器种类和应用：常见的激光器种类包括氦氖激光器、二氧化碳激光器、半导体激光器和固体激光器等。激光器的应用非常广泛，包括科学研究、医学治疗、通信、激光加工和激光雷达等。 8.激光安全：激光具有较强的穿透力和燃烧能力，因此在使用激光器时需要注意安全。激光安全主要包括对激光光束的防止散焦、眼睛和皮肤的防护、激光辐射的监测和控制等。 9.激光技术的发展与前景：激光技术在科学、医学、通信、材料加工等领域的应用都取得了显著的进展。激光技术的未来发展趋势包括激光器的小型化、高功率化和高效率化，以及激光技术在新能源、新材料和信息技术等领域的广泛应用。 以上是激光原理期末知识点总复习材料，希望对你的复习有所帮助。祝你考试顺利！

新版河南师范大学电子信息考研经验考研参考书考研真题

回首过去一年的各种疲惫，困顿，不安，怀疑，期待等等全部都可以告一段落了，我真的是如释重负，终于可以安稳的让自己休息一段时间了。 虽然时间如此之漫长，但是回想起来还是历历在目，这可真是血与泪坚坚实实一步步走来的。相信所有跟我一样考研的朋友大概都有如此体会。不过，这切实的果实也是最好的回报。 在我备考之初也是看尽了网上所有相关的资料讯息，如大海捞针一般去找寻对自己有用的资料，所幸的是遇到了几个比较靠谱的战友和前辈，大家共享了资料和经验。他们这些家底对我来讲还是非常有帮助的。 而现如今，我也终于可以以一个前人的姿态，把自己的经验下下来，供大家翻阅，内心还是比较欣喜的。 首先当你下定决心准备备考的时候，要根据自己的实际情况、知识准备、心理准备、学习习惯做好学习计划，学习计划要细致到每日、每周、每日都要规划好，这样就可以很好的掌握自己的学习进度，稳扎稳打步步为营。另外，复试备考计划融合在初试复习中。在进入复习之后，自己也可以根据自己学习情况灵活调整我们的计划。总之，定好计划之后，一定要坚持下去。 由于篇幅较长，还望各位同学能够耐心看完，在结尾处附上我的学习资料供大家下载。 河南师范大学电子信息的初试科目为： （101）思想政治理论(204)英语二(302)数学二(806)激光原理 参考书目为： 《激光原理》（第6版），周炳琨，国防工业出版社 先介绍一下英语

现在就可以开始背单词了，识记为主（看着单词能想到其中文章即可，不需要能拼写）从前期复习到考试前每天坚持两到四篇阅读（至少也得一篇）11月到考试前一天背20篇英语范文（能默写的程度）。 那些我不熟悉的单词就整理到单词卡上，这个方法也是我跟网上经验贴学的，共整理了两本，每本50页左右，正面写英语单词，背面写汉语意思。然后这两本单词卡就陪我度过了接下来的厕所时光，说实话整理完后除了上厕所拿着看看外还真的没专门抽出空来继续专门学单词。按理说，单词应该一直背到最后，如果到了阅读里的单词都认识，写作基本的词都会写的地步后期可以不用看单词了，当然基础太差的还是自动归档到按理说的类别里吧。 阅读就一个技巧，做真题、做真题、做真题，重要的事情说三遍！常规阅读就40分，加之新题型、完型填空、翻译都算是阅读的一种，总之除了作文基本都是阅读，所以得阅读者得天下啊。阅读靠做真题完全可以提升很大水平，当然每个人做真题以及研究真题的方法不一样，自然达到的效果不一样，这里方法就显得尤为重要了。 对于阅读，首先要做题并校对，思考答案为何与你的选择不同，并把阅读中不懂的单词进行记录并按照上面提及的方法对单词进行识记。第二遍：做题，并翻译全文（可口头翻译），有利于对文章更深入的理解。 在开始做题的时候，并思考出题者出每道题的意图、思考出题人的陷阱设置。第三遍时应能做到明白出题人对每个选项是如何设置陷阱的，每个选项的错误是属于什么类型的错误以及出题人为什么要这样出题。一篇阅读做三遍并不是一次就把这三遍做完。打个比方，我先按照上面提及的第一遍的方法把阅读从99年到07年先做一遍，再按照上面提及的第二遍方法把阅读从99年到07年再做一

北交大激光原理 第4章 高斯光束部分

第四章高斯光束理论一、学习要求与重点难点 学习要求 1．掌握高斯光束的描述参数以及传输特性； 2．理解q参数的引入，掌握q参数的ABCD定律； 3．掌握薄透镜对高斯光束的变换； 4．了解高斯光束的自再现变换，及其对球面腔稳定条件的推导； 5．理解高斯光束的聚焦和准直条件； 6．了解谐振腔的模式匹配方法。 重点 1.高斯光束的传输特性； 2.q参数的引入； 3.q参数的ABCD定律； 4.薄透镜对高斯光束的变换； 5.高斯光束的聚焦和准直条件； 6.谐振腔的模式匹配方法。 难点 1.q参数，及其ABCD定律； 2.薄透镜对高斯光束的变换； 3.谐振腔的模式匹配。

二、知识点总结 22 ()220020()()112()lim 2r w z z e w z w w R R z z z w z e z w πλλθπ-→∞??=?? ?????? ?? =+? ???????? ? ?===??? 振幅分布：按高斯函数从中心向外平滑降落。光斑半径高斯光束基本性质等相位面：以为半径的球面，远场发散角：基模高斯光束强度的点的远场发散角， ()0 1/2 221 22 22 00()()1()()()1()11()()() ()()w f w z w z R z R z z R z w z i q z R z w z W z R Z w q z if z q z i z πλλπλππλ--??????=+?? ????? ????→??????=+??? ????????? =-→=+=+=+0（或）及束腰位置w 高斯光束特征参数光斑半径w(z)和等相位面曲率半径R(z)， q 参数，将两个参数和统一在一个表达式中，便于研究??????????????? ???? ?? 高斯光束通过光学系统的传输规律

激光原理安毓英课件

激光原理安毓英课件 一、课程概述 （一）课程性质《激光原理及技术》是光电信息科学与工程专业的一门专业核心课程。本课程的目的在于介绍激光的基本理论知识和掌握激光器的使用技术。 通过《激光原理及技术》课程的教学，使学生了解和掌握激光器的基本结构、工作原理和基本操控技术，培养学生分析解决激光原理问题的能力。激光原理及应用的预修课程为高等数学、线性代数、数学物理方法和大学物理等基础课程，激光原理为后继课的学习和专业训练提供必要的准备，是高等学校光学工程类和光电信息类各专业学生的一门重要的必需专业课程。我校光电信息科学与工程专业的人才培养目标是要求本专业毕业生在光电信息科学与工程领域方向上具有宽厚的理论基础、扎实的专业基础知识、熟练的实验技能，并具有综合运用专业理论技术分析解决工程问题的基本能力。激光是本专业中应用最为基本、最普遍的工具之一，例如在光纤通信、光存储、激光切割、激光雷达等方面都起着至关重要的作用，为了培养出符合社会需求的应用型人才，就必须要学生掌握激光的基本知识和操作技能。特别强调物理概念的深入理解，为今后从事光电子方向和相关专业的教学和科研打下扎实的理论基础。该课程共分五章，包括激光的基本原理，开放式光腔和高斯光束，激光介质的增益线形和增益系数，激光器稳态振荡特性，激光器和技术。 本课程应先修《大学物理（电磁学、光学部分）》、《高等数学》、《线性代数》、《数学物理方法》等课程，同时它又是《半导体物理与器件》、《光电子技术》、《光电探测和信号处理》和《光电成像原理与技术》等课程的基础。 （二）基本原则本课程主要围绕着提高学生知识、技能和思维等方面能力为

目标，遵循“掌握原理”、“了解技术”的原则。“掌握原理”是指教学内容要符合物理学专业的培养目标的需要和满足物理学专业学生能力发展的需求。“了解技术”是指教学内容既要保持本课程在以后工作中的应用性和实践性，又要“重难点突出”，让学生了解激光器的广泛应用和使用中常用的技术。 （三）设计思路。 1.教学改革基本思路本课程依据光电信息科学与工程专业人才培养的目标和规格，在目标设定、教学过程、课程评价和教学资源的开发等方面突出以学生为主体、教师为主导的思想，以提高学生理性思维能力、逻辑推理能力和实际应用能力为主要目标，把知识与技能，过程与方法，理论与应用紧密结合起来。由于激光原理的基本概念和原理对比较复杂，公式推导很多，要求教师在教学时分散难点，由浅入深，尽量减少公式的推导时间，重视实际应用能力的培养，为今后的激光应用打下扎实基础。 2.课程设置知识要求 要求学生掌握激光的特性和激光器工作原理，对激光器各个组成部分运转过程有较清楚地认识，掌握激光器的设计和调控技术，了解激光在各个领域的应用现状和未来前景。 3.课程设置能力要求要求学生对激光器件有初步认识，了解常规激光器的使用操作步骤和注意事项，掌握激光器中调控的重要技术，如锁模技术、稳频技术、Q调制技术等。 4.学时分配 本课程总计32学时，2学分。其中理论教学32学时，实践教学0学时，教学安排在第4学期。

激光原理及应用名词解释大题知识点总结考试专用

第一章1、自发辐射：在没有外界影响时，它们会自发的从高能级E2向低能级E1跃迁，同时放出能量为hu的光子，这种与外界影响无关的、自发进行的辐射称为自发辐射。 2、受激辐射：如果原子系统的两个能级E2和E1满足辐射跃迁选择定则，当受到外来能量hu=E2-E1的光照射时，处在E2能级的原子有可能受到外来光的激励作用而跃迁到较低的能级E1上去，同时发射一个与外来光子完全相同的光子。 3、自发辐射和受激辐射的区别：①自发辐射是非相干光，受激辐射是相干光。②自发辐射跃迁几率就是自发辐射本身，而受激辐射的跃迁几率决定于受激辐射系数与外来光单色辐射能量密度的乘积。③当受激辐射系数B21一定时，外来光的单色辐射能量密度越大，受激辐射几率越高。 4、受激吸收：处于低能级E1的原子受到一个外来光子的激励作用，完全吸收该光子的能量而跃迁到高能级E2的过程，叫作受激吸收。 5、自发辐射、受激辐射、受激吸收之间的关系：在光和大量原子系统的相互作用中，三者之间三种过程是同时发生的。A21n2dt+B21n2ρvdt=B12n1ρvdt（自发辐射光子数+受激辐射光子数=受激吸收光子数） 6、自然增宽:在不受外界影响时，处于激发态的粒子会自发的向低能态跃迁。也就是说，在自发辐射发光过程中，能量不断衰减，电偶极子的正负中心不再做简谐振动，从而导致光谱线有一定的宽度，叫做自然增宽。(洛伦兹线型函数) 7、均匀增宽介质和非均匀增宽介质的区别:均匀增宽：(1)自然加宽（普遍存在，但在固体工作物质中可忽略）—源于不确定性原理(2)碰撞加宽（存在于气体工作物质中）—源于气体分子碰撞导致的上能级粒子寿命变化(3)晶格振动加宽（存在于固体工作物质中）—源于固体中激光工作粒子在晶格附近的热振动。非均匀增宽：(1)多普勒加宽（存在于气体工作物质中）——源于工作物质不断地运动而产生的多普勒频移(2)晶格缺陷加宽（存在于固体工作物质中）——源于固体加工时内部产生的晶格缺陷导致工作粒子所处状态不完全相同8、光谱线宽度:通常定义Δv=v2-v1,即相对光强为最大值的1/2处的频率间隔叫做光谱线的半(值)宽度，简称光谱线宽度。 9、碰撞增宽:是由于发光原子间的相互作用造成的，对于气体激光器而言，由于大量气体做无规则的热运动，他们之间会频繁地发生碰撞，结果是原来处于激发状态的原子有可能无辐射跃迁到其他能级，这也就相当于缩短了原子激发状态的寿命，使原子发光中断或光波相位发生突变，这种由于原子碰撞引起的增宽称为碰撞增宽。(洛伦兹线型函数) 10、多普勒增宽:在大量同类原子发光时，气体原子的热运动是无规则的，原子的运动速度各不相同，不同速度的原子所发出的光被接收时的频率也不同，因而引起谱线频率增宽。（高斯线型函数） 11、均匀增宽:光源中每个发光粒子由于某种物理因素的影响，使光谱线在原来的自然线宽基础上又加宽了，而中心频率保持不变，每一发光粒子对谱线加宽完全一样，不能把线型函数上的某一特定频率和某些特定粒子联系起来。 12、非均匀增宽:由于某些物理因素的影响，使得光源中某些发光粒子的中心频率发生变化，不同发光粒子因所处物理环境不同，造成中心频率的变化也不同，这样就会使各个发光粒子光谱线叠加而成的光源光谱线会加宽,光谱线的线型函数不再与单个粒子的光谱线线型函数相同，取决于各个发光粒子中心频率的分布，这种谱线加宽称为非均匀加宽。 13、非均匀加宽的特点:原子体系中不同发光粒子只对谱线内与其表现中心频率相应的部分有贡献。 14、非均匀加宽最典型的代表就是气体激光器中的多普勒增宽。 15、激光产生必须具备的三个条件:①有提供放大作用的增益介质作为激光工作物质，其激活粒子(原子、分子、离子)有适合于产生受激辐射的能级结构②有外界激励源，将下能级的

北交大激光原理_第4章_谐振腔部分

. 第三章光学谐振腔理论 一、学习要求与重点难点 学习要求 1．了解光学谐振腔的构成、分类和模式等基本知识，及其研究方法。 2．理解腔的损耗和无源腔的单模线宽。 3．掌握传播矩阵和光学谐振腔的稳定条件。 4．理解自再现模积分本征方程，了解针对平行平面腔模的数值迭代解法，理解针对球面对称共焦腔模式积分本征方程的近似方法及其解。 5．掌握等价共焦腔方法，掌握谐振腔的模式概念和光束特性。 6．了解非稳腔的模式理论。 重点 1．谐振腔的作用，谐振腔的构成和分类，腔和模的联系； 2．传播矩阵分析方法； 3．光学谐振腔的稳定条件； 4．模自再现概念； 5．自再现模积分本征方程的建立，及其近似； 6．球面对称共焦腔积分本征方程的近似方法，及其解； 7．谐振腔的横纵模式和光束特性； 8．稳定谐振腔的等价共焦腔。 难点 1．传播矩阵的近似； 2．非稳腔； 3．模自再现概念； 4．自再现模积分本征方程的建立 5．球面对称共焦腔积分本征方程的近似方法，及其解； 6．谐振腔的横纵模式和光束特性；

WORD 专业. 二、知识点总结 ,,mnq TEM m n q ⇔⎧⎧⎫→−−−−→⎪⎪→⎪⎨⎬⎪→→→−−−−→⎪⎪⎨⎩⎭⎪⇔--⎪⎩→驻波条件自再现模分立的本征态有限范围的电磁场形成驻波纵模光的频率（振荡频率，空间分布）模式的形成反映腔内光场的分布谐振腔的作用腔和模的联系衍射筛选横模光场横向能量分布腔内存在的电磁场激光模式模式的表示方法：横模指数，纵模指数衍射理论：不同模式按场分布，损耗，谐振频率来区分，理论方法几何光学＋干涉仪理12121212()11)12()10101,1A D A D A D g g or g g L L g g R R ⎧⎨⎩+<+>⇒+±<<==⇒=-=-论：忽略镜边缘引起的衍射效应，不同模式按传输方向和谐振频率区分－粗略但简单明了光腔的损耗－光子的平均寿命－无源腔的Q值－无源腔的线宽1-1<稳定腔2（非稳定腔适用任何形式的腔，只要列出往返矩阵就能判断其稳定与否1共轴球面腔的稳定条件：稳定判据＝临界腔2只使用于简单的共轴球面镜腔⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎩（直腔） 1． 谐振腔衍射积分方程推导 ⎧⎧⎫→−−−−−−→−−−−→→⎨⎬⎨⎩⎭⎩自再现模的概念求解方法引进复常数因子解析解：特殊腔（对称共焦腔）本征函数－振幅和相位分布（等相位面）菲涅尔基尔霍夫积分公式推广到谐振腔自再现模积分方程数值求解（数值迭代法）本征值－模的损耗、相移和谐振频率

观测仪器知识点总结

观测仪器知识点总结 一、观测仪器的种类 1、望远镜：望远镜是一种用来观测远距离物体的仪器，它主要由目镜、物镜和支架等部 分组成。望远镜广泛应用于天文观测、地质勘探、军事侦察等领域。 2、显微镜：显微镜是一种用来观测微小物体的仪器，它主要由物镜、目镜和光源等部分 组成。显微镜广泛应用于生物学、医学、材料科学等领域。 3、摄影机：摄影机是一种用来拍摄静态或动态影像的仪器，它主要由镜头、快门和感光 元件等部分组成。摄影机广泛应用于摄影、电影、监控等领域。 4、雷达：雷达是一种用来探测目标位置和速度的仪器，它主要由发射机、天线和接收机 等部分组成。雷达广泛应用于航空、航海、气象、军事等领域。 5、卫星遥感仪器：卫星遥感仪器是一种用来获取地球表面信息的仪器，它主要由卫星平台、光学系统和电子系统等部分组成。卫星遥感仪器广泛应用于地质勘探、农业监测、环 境保护等领域。 6、气象雷达：气象雷达是一种用来探测大气中的降水和风暴系统的仪器，它主要由天线、发射器和接收器等部分组成。气象雷达广泛应用于气象预报、飞机导航、气候研究等领域。 7、激光雷达：激光雷达是一种用来测距和探测目标结构的仪器，它主要由激光源、接收 器和信号处理器等部分组成。激光雷达广泛应用于地形测量、三维建模、车联网等领域。 8、红外望远镜：红外望远镜是一种用来观测红外辐射的仪器，它主要由光学系统、光电 转换器和信号处理器等部分组成。红外望远镜广泛应用于军事侦察、夜视观测、地质勘探 等领域。 9、夜视仪：夜视仪是一种能够在低光环境下观测目标的仪器，它主要由光学系统、光电 转换器和显示器等部分组成。夜视仪广泛应用于军事侦察、安防监控、野生动物观测等领域。 10、音频观测仪器：音频观测仪器是一种用来录制和分析声音的仪器，它主要由话筒、放大器和分析软件等部分组成。音频观测仪器广泛应用于录音、语言分析、声学实验等领域。 二、观测仪器的原理 1、光学原理：望远镜、显微镜、摄影机等光学仪器的工作原理是利用光学系统对光线的 聚焦、放大和成像，实现对目标的观测或拍摄。 2、电磁原理：雷达、卫星遥感仪器、气象雷达等电磁仪器的工作原理是利用电磁波的发射、接收和处理，实现对目标位置、速度和特征的探测。

激光加工技术 激光加工技术课程学习指南

《激光加工技术》课程学习指南一、课程资源导航

二、学前要求 学习本课程需要有一定的预备基础知识，配合实训课程，还需要配置一台计算机，对计算机有一定的要求，具体要求如下： (一) 必备基础 学习本课程的学习者必须具备一定的基础： 1.会熟练使用计算机，如常用操作系统Windows XP或者Linux，还有常用软件如PowerPoint、Word等； 2.一定的激光原理和工程材料知识，应先学习激光原理及技术和工程材料基础等先导课程。 (二) 软硬件环境 1.硬件环境： 三、学习目标与要求 课程设置是基于光机电应用技术专业职业岗位能力的培养需要，要求学习者通过视频课件、动画和实训视频等多种学习资源，掌握不同激光加工方法的基本原理、工艺特点和应用领域。通过本课程学习，学习者不仅应该掌握激光加工技术的基础理论，还要培养、锻炼实际动手操作能力，从而使其在掌握专业知识的基础上获得所需要的职业技能。具体要求如下：✓了解激光与材料之间相互作用的过程和机理； ✓学习根据材料特点和加工目的来选择合适的激光设备； ✓针对不同激光加工，学会选择合适的激光加工参数并能够对设备进行调试、加工；

✓针对不同激光加工工艺过程，学会分析影响加工质量的因素和解决的措施。 四、学习路径 1.学习模式 网络学习方式：推荐的教材自学+课件学习+实训及动画视频+思考题+标准化试题库考试2.课程知识学习路径 按知识点渐进式学习 3.推荐书籍和参考 （1）郑启光，邵丹编著，激光加工工艺与设备，北京：机械工业出版社，2009,10； （2）刘其斌编著，激光加工技术及其应用，北京：冶金工业出版社，2007； （3）蒙大桥，张友寿，何建军等译，材料激光工艺过程，北京：机械工业出版社，2012,9；（4）曹凤国编著，激光加工技术北京：北京科学技术出版社，2007,1； （5）张永康主编，激光加工技术北京：化学工业出版社，2004,9. 五、考核标准 学习者学习考核标准请参见本课程资源“考核方案”

《激光原理》教学大纲

激光原理课程教学大纲 一、课程基本信息 课程编号：201411108 课程中文名称：激光原理 课程英文名称：Principles of Lasers 课程性质：专业核心课程 开课专业：光电信息科学与工程 开课学期：6 总学时：56 总学分：3.5 二、课程目标 激光原理是为光信息科学与技术专业本科生开设的一门必修课，它是研究粒子的跃迁以及激光的产生、放大和传输的一门重要的基础课程。 通过本门课程的学习，希望学生能够掌握激光产生的基本原理和激光光学的基本概念及基本理论，为今后从事光电子方向教学和科研打下扎实的理论基础。 培养学生如下的能力和素养： 1、熟练掌握光电信息科学与工程专业知识，能对光电信息系统中复杂工程问题的解决方案进行分析，并尝试改进，能够选用恰当的技术，用于光电信息系统的设计、开发，同时解决复杂系统问题； 2、具有对光电信息系统问题进行正确的识别与判断、准确描述、评估的能力，并结合专业知识对光电系统进行模块化分解的能力。 三、教学基本要求（含素质教育与创新能力培养的要求） （1）掌握激光的基本特性，对激光在各个领域的应用有明确的认识。 （2）掌握物质的光谱谱线加宽，并能进行评估计算。 （3）理解光与物质相互作用的机理，掌握速率方程理论，具有一定的分析解决激光物理问题的能力。 （4）掌握光腔损耗、光腔稳定性和激光场分布理论，把握高斯光束的特点。能够根

据具体需求完成谐振腔和传输透镜的设计。 （5）理解激光器的振荡特征，了解激光器特性的控制与改善技术。 四、教学内容与学时分配 1 激光的基本原理（10学时） 1.1 相干的光子描述 1.2 光的受激辐射基本概念 1.3 光的受激辐射放大 1.4 光的自激振荡 1.5 激光的特性 1.6 激光器简介 2 辐射场与物质的相互作用（14学时） 2.1 光和物质相互作用的经典理论简介 2.2 谱线的加宽和线型函数 2.3 典型激光器的速率方程 2.4 均匀加宽工作物质的增益系数 2.5 非均匀加宽工作物质的增益系数 3 光学谐振腔与高斯光束（16学时） 3.1 光腔理论的一般问题 3.2 共轴球面腔的稳定性条件 3.3 开腔模式的物理概念和衍射理论的分析方法 3.4 平行平面腔模的迭代解法 3.5 方形镜共焦腔的自再现模 3.6 方形镜共焦腔的行波场 3.7 圆形镜共焦腔 3.8 一般稳定球面腔的模式特征 3.9 高斯光束的基本性质和特征参数 3.10 高斯光束q参数的变换规律

激光原理与技术的课程目标改革

激光原理与技术的课程目标改革摘要 课程目标作为激光原理与技术课程的风向标，不仅对标毕业要求的指标点， 而且支撑人才培养目标。经过深入调研并分析学生的学习成绩，课程组对激光原 理与技术的课程目标进行了“去粗取精”式的改革，在“减负”的前提下达到了“赋能”的效果，课程目标的达成度得到了明显提升，取得了良好的教学效果。 在今后的教学活动中，课程组将课程目标改革的成果推广到其它课程的教学。 关键词 激光原理与技术，课程目标，课程组，改革 1.引言 自1960年世界上第一台红宝石激光器问世伊始，光学的发展翻开了新的一页。与非相干光源不同，相干光源具有良好的单色性、相干性、方向性和高亮度 等特点，因而被广泛应用于遥测、遥感、制导、定位、精密加工和检测等领域[1]。激光原理与技术课程包括激光的基本原理和基础技术，主要介绍激光的特性、腔 模理论、激光束的形成、谱线加宽等基本原理以及激光器的选模、调Q、锁模等 基础技术[2]。由于以普通物理学、高等数学、物理光学、原子物理学和量子力学 等为先修课程，激光原理与技术课程具有很强的理论性，因此，学习难度较大[3]。在以往的教学过程中，激光原理与技术课程组以学校的办学定位为宗旨，始终坚 持“培养地方性实用型专业人才”的教育理念，制定了光电信息科学与工程专业 的人才培养方案[4]，编写了激光原理与技术课程的教学大纲。基于教学大纲对人 才培养目标和毕业要求的支撑情况，课程组设定了具体的课程目标[5]。经过长期 的教学实践，课程组发现激光原理与技术的课程目标已经不能适应当前的教学活动，学生的学习成绩不佳，课堂气氛沉闷，课程目标没有完全体现出相应的毕业

激光原理复习知识点

一名词解释 损耗系数及振荡条件: ,即。为包括放大器损耗和谐振腔损耗在内的平均损耗系数。 线型函数：引入谱线的线型函数，线型函数的单位是S，括号中的表示线型函数的中心频率，且有，并在加减时下降至最大值的一半。按上式定义的称为谱线宽度。 多普勒加宽:多普勒加宽是由于做热运动的发光原子所发出的辐射的多普勒频移所引起的加宽。 纵模竞争效应：在均匀加宽激光器中，几个满足阈值条件的纵模在震荡过程中互相竞争，结果总是靠近中心频率的一个纵模得胜，形成稳定振荡，其他纵模都被抑制而熄灭的现象。谐振腔的Q值:无论是LC振荡回路，还是光频谐振腔，都采用品质因数Q值来标识腔的特性。定义。为储存在腔内的总能量，p为单位时间内损耗的总能量。为腔内电磁场的振荡频率。兰姆凹陷：单模输出功率P与单模频率的关系曲线，在单模频率等于0的时候有一凹陷，称作兰姆凹陷。 锁模：一般非均匀加宽激光器如果不采取特殊的选模措施，总是得到多纵模输出，并且由于空间烧孔效应，均匀加宽激光器的输出也往往具有多个纵模，但如果使各个振荡的纵模模式的频率间隔保持一定，并具有确定的相位关系，则激光器输出的是一列时间间隔一定的超短脉冲。这种使激光器获得更窄得脉冲技术称为锁模。 光波模：在自由空间具有任意波矢K的单色平面波都可以存在，但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;这种能够存在腔内的驻波成为光波模。 注入锁定：用一束弱的性能优良的激光注入一自由运转的激光器中，控制一个强激光器输出光束的光谱特性及空间特性的锁定现象。（分为连续激光器的注入锁定和脉冲激光器的注入锁定）。 谱线加宽：实际中的谱线加宽由于各种情况的影响，自发辐射并不是单色的，而是分布在中心频率附近一个很小的频率范围内。这就叫谱线加宽。 频率牵引：在有源腔中，由于增益物质的色散，使纵模频率比无源腔纵模频率更靠近中心频率，这种现象叫频率牵引。 自发辐射：处于高能级Ｅ２的一个原子自发的向Ｅ１跃迁，并产生一个能量为ｈｖ的光子受及辐射：处于高能级Ｅ２的一个原子在频率为ｖ的辐射场作用下，向Ｅ１跃迁，产生一个能量为ｈｖ的光子 激光器的组成部分：谐振器，工作物质，泵浦源 腔的模式：将光学谐振腔内肯能存在的电磁场的本征态称为‘’。 光子简并度：处于同一光子态的光子数。含义：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 激光的特性：1.方向性好，最小发散角约等于衍射极限角2.单色性好3.亮度高4.相干性好粒子数反转：在外界激励下，物质处于非平衡状态，使得n2>n1 增益系数：光通过单位长度激活物质后光强增长的百分数 增益饱和：在抽运速率一定的条件下，当入射光的光强很弱时，增益系数是一个常数；当入射光的光强增大到一定程度后，增益系数随光强的增大而减小。 Q值：是评定激光器中光学谐振腔质量好坏的指标——品质因数。 纵模：在腔的横截面内场分布是均匀的，而沿腔的轴线方向即纵向形成驻波，驻波的波节数由q决定将这种由整数q所表征的腔内纵向场分布称为纵模 横模：腔内垂直于光轴的横截面内的场分布称为横模

激光原理与技术教案

教师教案（2010 —2011 学年第 2学期) 课程名称：激光原理与技术 授课学时：64 授课班级：光电工程与光通信 任课教师：余学才 教师职称：教授 教师所在学院：光电信息学院 电子科技大学教务处

第一章 光学谐振腔理论（10学时） 第一节 激光振荡条件 (1学时) 一、教学内容及要求（按节或知识点分配学时，要求反映知识的深度、广度，对知识点 的掌握程度（了解、理解、掌握、灵活运用），技能训练、能力培养的要求等） 了解光波模式的基本概念，掌握激光振荡的增益条件和光学正反馈条件。技能培训：多光束干涉的分析方法。 二、教学重点、难点及解决办法（分别列出教学重点、难点，包括教学方式、教学手段 的选择及教学过程中应注意的问题；哪些内容要深化，那些内容要拓宽等等） 重点：激光振荡条件的导出过程 难点：对往返一周相位差滞后2π整数倍的理解（往届学生的疑问：为什么不是经过反射镜反射后和出发点相遇相位差滞后2π整数倍？学生容易忽视的问题：光学往返一周等同于几何路径一周） 拓宽：和电路振荡器与微波谐振腔比较的异同 三、教学设计（如何讲授本章内容，尤其是重点、难点内容的设计、构思） 通过计算空腔中的光波模式数目得到频谱浓缩的结论，通过减小位数降低模式数目过渡到光学谐振腔； 和学生一起推导多光束干涉以获得光学振荡条件-1.列出每一束光束；（2）等比级数的求和；（3）复函数分解 振荡条件中第一个条件的三种表述：（1）光学正反馈条件；（2）驻波条件 （3）腔长等于半波长整数倍 难点解决：（1）导出反射镜反射后和出发点相遇相位差滞后2π整数倍正反馈条件，比较往返一周相位差滞后2π整数倍，第一个条件依赖于出发点位置，第二个条件与出发点无关。 （2）通过课堂提示和作业（1）让学生区别光学往返一周和几何路径一周光学正反馈的区别。 四、作业 练习2. 说明振荡条件q kL π22=为什么又叫驻波条件。当其中一个反射镜有φ的反射相移时 这个公式应该怎样修改？ 练习3. 推导公式（1.1－17）。 英语词汇: Laser-light amplification by stimulated emission of radiation, resonator, optical cavity,round trip 五、参考资料（应列出学生学习的参考书目，可根据课程自身的特点选择是否填写或者是 否每章都填写） 六、教学后记（教学后记的内容包括教学计划的执行情况,效果如何,有什么经验教训, 原因是什么,应如何改进等等；应该在该章（节）教学活动结束后填写）