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光电子复习提纲
此题答案很多部分过于详细 但是有助于理解 同学只要选择性背就好
波长λ的视见函数、辐射功率及光通量之间的关系。
常用的基本辐射量和光学度量。
光电子技术的含义、特点。
光电子技术是研究从红外波、可见光、紫外光、
X射线至γ射线波段范围内的光波电子技术,是研究运用光子和电子的特性,通过一定的媒介实现信息与能量转换、传递、处理及应用的科学。它是以光电子学为理论基础,以光电子元器件为主体、综合利用光学、电学、机械学、计算机和材料技术,以实现具有一定功能、实用的仪器、设备系统。
光的相干性,以空间相干性为例,分析影响光的干涉条纹的因素。
定义: 在不同空间点、不同时刻的光波场的某些特性(如光波场的相位)之间的关系。分类;时间相干性(指同一空间点上,两个不同时刻光波场之间的相干性;)空间相干性(在同一时刻、垂直于光传播方向上的两个空间点上的光波场之间的相干性;).
光的粒子性
包括:粒子性,相干性,干涉,衍射。
自发辐射和受激辐射的根本区别。
自发辐射跃迁与受激辐射跃迁过程是两个不同的物理过程,它们所产生的辐射性质也不同,对于自发辐射来说,它是原子在不受外界辐射场的影响下产生的,而单个原子的自发辐射的相位是随机的,因此大量的自发辐射是不相干的。而与自发辐射不同的是,受激辐射是在外界辐射场的作用下产生的,受激辐射光子与激励光子具有相同的频率、相位、波矢和偏振状态,也就是说受激辐射光子与入射光子属于同一态的光子,因此受激辐射是相干的。
自发辐射跃迁、受激辐射跃迁和受激辐射吸收。
在没有外界电磁场辐射作用的情况下,处于高能态E2的一个原子可以自发向低能态E1跃迁,与此同时发射一个能量为E2-E1=hv的光子。
当存在外界电磁辐射时,原子系统与外界电磁辐射相互作用,处于高能态E2的原子在频率为 的辐射的作用下,可受激地从能态E2向能态E1跃迁,并发射一个能量为 光子。
当存在外界电磁辐射时,原子系统与外界电磁辐射相互作用,处于低能态E1的原子在频率为 的辐射的作用下,可受激地从能态E1向能态E2跃迁,并发射一个能量为 光子
粒子数正常和反转分布,增益饱和效应。
增益系数不仅与集居数反转分布有关,
还与光通量有关
增益饱和效应 定义:
当某一频率为 的光束通过激活介质时,光通量
获得放大,即光强越强,意着单位时间内从亚稳态向下跃迁的粒子数就越多,从而导致反转程度减弱,从而使增益系数 变小
以三能级或四能级模型解释实现粒子数反转的原理。
三能级中,E1 为基态,E2 和E3为激发态,E2又是亚稳态。(2)抽运过程
随着 V(p)迅速增加,E1上的粒子被快速抽运到E3上,N1迅速减少。
E3态寿命极短,抽运到E3上的粒子很快通过非辐受驰豫跃迁到 E2上, 减少的能量变成热运动能量。
E2为亚稳态,寿命较长,新增加的粒子能够保持在E2上。
N1 不断减少,新N3不断无辐射跃迁到E2上,N3始终少于N1,N1不断被抽运。
为什么说三能级系统实现能态聚居数反转比四能级系统困难;模型图。
产生激光的能级是激发态E3和E2能级,在泵浦的作用使大量基态E1的Nd3+离子受激吸收跃迁到达能带E4内,但Nd3+离子在E4上寿命极短,很快通过非辐射驰豫过程(用曲线箭头S43表示)跃迁到寿命较长的亚稳态E3上。而能级E2的寿命又很短,进入该能态的粒子又很快非辐射跃迁(又S21表示)到基态,所以N2约为0,这样N3≥N2,在能态E3和能态E2间实现了集居数分布反转。三能级模型与四能级模型相比,在实现集居数分布反转上,要比四能级困难。
工作物质能实现能态聚居数反转的条件?对产生激光来说,上述条件是必要条件还是充分条件,为什么?
光学谐振腔有稳定和非稳定之分,非稳定腔是不是指工作状态不稳定的腔?为什么?光学谐振腔辨别条件。 补充:光学谐振腔的作用、激光的四大特性
但对损耗高的非稳腔来说,如果工作物质的增益比较高,同样可以起振,并且达到稳定工作。
为什么说三能级系统所需的能量比四能级系统所需的打得多?
四能级系统的激光下能级在基态之上,n2=0 ,只须将 个粒子激发到能级E3上就能使增益克服腔的损耗而产生激光;而在三能级系统中,激光的下能级是基态,因此至少须将 个粒子激发到能级E2上才能使增益克服腔的损耗而产生激光,而 , 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。
固体,液体,气体和半导体激光器的激励方式工作物质,激励光的波长。
固体:工作物质:掺杂离子的绝缘晶体或玻璃 覆盖的波长275-3022nm。 固体激光器激励方式:光泵浦。 波长范围:
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