激光器件复习资料.docx

气体激光器气体激光器的分类原子气体激光器（惰性气体，原子蒸气）分子气体激光器（气体分子激光器，准分子激光器，汞化物分子激光器）离子气体激光器（惰性气体，金属蒸气离子）2. 气体激光器的激励方式电激励（气体放电和电子束激励）热激励（高温加热方式，气动CO2激光器）化学能激励（化学反应释放能量）光激励（近、中、远红外波长）核能激励（放射线、高能粒子和裂变碎片）3. 气体放电粒子种类（1）中性气体粒子（2）带电粒子（3）受激粒子和光子4. 碰撞种类弹性碰撞，非弹性碰撞5. 激发与电离当中性气体粒子与其他粒子发生碰撞时，原子中的价电子容易吸收外来粒子的能级，从其原来的能级跃迁到较高的能级上去，我们称这个原子被激发，即受激原子。如果原子中一个或几个电子因碰撞吸收能量而脱离了原子变成自由电子，使原子成为带正电荷的离子，这种过程成为电离。气体激光器中，电离是维持放电平衡的必要条件，激发是实现粒子束反转的必要条件。6. 气体放电粒子碰撞与激发第一类非弹性碰撞：电子与粒子碰撞第二类非弹性碰撞：1.共振激光能量转移2. 电荷转移3. 潘宁电离第二章He-Ne气体激光器1. 氦氖激光器的基本结构及种类按照腔镜的构成方式可分为内腔式，外腔式，半内腔式，旁轴式，单毛细管式2. He、Ne原子的能级图氦氖激光器之所以采用毛细管结构是由氖原子的能级结构决定的。同时氦原子的能级结构决定了氦氖激光器的工作原理，工作特性以及输出特性He－Ne激光器的工作物质是Ne原子He是辅助气体，用以提高Ne原子的泵浦速率Ne原子三条最强的跃迁谱线：632.8nm 3S2—2P43.39μm 3S2—3P41.15μm 2S2—2P4是典型的四能级系统3. 激发过程(3)串级跃迁Ne原子与电子碰撞被激发到更高的能态，而后再跃迁至2S和3S能态4. Ne原子激光下能级的弛豫根据跃迁选择定则,位于激光下能级3P4, 2P4及1S能级的粒子向基态的跃迁是禁戒的.即位于上述能级的粒子不能通过辐射过程而返回基态1S能级由四个能级组成，两个亚稳态能级，两个谐振能级，由于跃迁选择原则限制，会导致低能级粒子数出现阻塞的现象，如果不立即排空1S能级，这些原子就会被小能量的电子碰撞或捕获光子而重新回到激光下能级2P和3P，这样就降低了粒子数反转分布的绝对值，使增益减小。把这种低能级粒子数出现阻塞的现象称为瓶颈效应只能通过扩散至管壁与管壁碰撞交换能量返回基态.我们称其为“管壁效应”5. 增益饱和氦氖激光器的谱线加宽属于综合加宽，有多普勒非均匀加宽和碰撞均匀加宽构成多纵模振荡增益饱和将呈现以下两种情况：（1），相邻的纵模烧孔不相重叠时，各纵模独自饱和，不存在模式竞争，因此，输出功率较小（2），即各纵模烧孔相互重叠时，增益曲线在阈值以上部分全部被烧掉，因此整个综合加宽曲线出现类似于综合加宽谱线的增益饱和。6. 影响输出功率的物理因素放电条件的影响:要选择最佳放电条件.毛细管尺寸的影响: 2方面长度l ,内径d毛细管内径d过小,有利于提高Gm.但d太小时, Gm反而下降.主要原因是:当长度l一定时, d小则总粒子数减少,且谐振腔易失调选择最佳透过率减小腔内损耗谱线竞争—抑制3.39 um谱线振荡使用同位素He-3:7. 氦氖激光器的偏振特性外腔式和半内腔式结构中，由于布儒斯特窗的存在，输出的激光为理想的线偏振光内腔式氦氖激光器输出激光偏振特性表现为自然光的性质。利用塞曼效应,磁场引起谱线分裂,分裂的大小与磁场强度成正比8. 激光的频率特性选择性谐振腔，腔内放置色散棱镜，腔内放置甲烷吸收盒，外加非均匀磁场9. 氦氖激光器的设计放电管内径和长度；谐振腔长度；反射镜曲率半径；输出镜透过率。第三章 CO2激光器1. 能级结构CO2分子结构决定了能级结构，能级结构的性质决定了CO2分子激光器的结构，工作性质，工作特性和输出特性运转方式：连续或脉冲2. CO2激光器激光上能级的激发3. CO2激光器激光下能级的弛豫4. CO2激光器的瓶颈效应由于激光下能级1000和0200十分接近，两个能级可看成一个混合态，并且这个混合态与基态之间的偶极跃迁是禁戒跃迁，寿命较长，因此混合态CO2分子只能通过与基态CO2分子和其他分子的过程弛豫到0110态，且这个过程是可逆的，不能完全解决下能级的弛豫问题。因而0110在态上会出现CO2分子被堆积的现象，常称这种低能级阻塞现象为瓶颈效应。5. CO2分子激光器的结构放点毛细管，谐振腔，电极，贮气室，冷却水套分为全内腔式，半内腔式，外腔式6.辅助器体的作用氮气或一氧化碳是CO2分子激光器的主要的辅助气体，其作用除增大CO2分子0001能级的激发速率外，还增加0110能级的弛豫速率，尤其是CO气体的作用特别突出加入适量的氦气会使输出功率大大提高，其物理机制是：氦原子质量轻，其导热率比