复旦激光物理 期末复习.pdf

激光物理 课堂笔记 激光物理 课堂笔记 原作者：赵利 录入整理：刘文哲 1 激光物理 课堂笔记 目录 I. 激光概述 3 A. 激光的产生和由来 3 B. 激光的特点 3 C. 相干性复习 3 II. 辐射理论基础 6 A. 光子与物质作用的基本过程 6 B. 谱线加宽与线型函数 7 III. 激光器基本原理 10 A. 增益和增益系数 10 B. 速率方程 11 C. 增益饱和 12 D. 振荡阈值、输出功率和激光线宽 14 IV. 光学谐振腔的特点 17 A. 光学谐振腔的特点 17 B. 光学谐振腔的稳定条件 19 C. 光学谐振腔的衍射理论 21 D. 共焦腔衍射积分方程及解 23 E. 共焦腔的行波场 25 F. 一般稳定球面腔 26 G. 高斯光束 27 V. 调Q 技术 31 A. 基本原理 31 B. 对调Q 激光器的基本要求 31 C. 储能方式 31 VI. 锁模技术 32 A. 锁模的基本理论 32 B. 锁模的基本原理 33 VII. 习题答案 35 2 激光物理 课堂笔记 I. 激光概述 A. 激光的产生和由来 1917 年 爱因斯坦预言激光将会产生 上世纪50 年 第一台NH 3 微波量子放大器 →受激发射获得单色相干的电磁波 →经典发射源（运动电荷）可以获得单色相干电磁波 1957 年 影响世界的三件事 其一，苏联发射世界上第一颗卫星 其二，中国爆发了全国范围的反右派运动 其三，贝尔实验室附近的餐馆里两个人吃饭 C.Townes 哥伦比亚大学教授 贝尔实验室顾问 微波受激辐射放大界的名人 A.Schawlow 博士后 探讨如何实现光波段受激辐射放大 Townes 提出，用一个玻璃盒充满铊蒸汽，随后以钨灯照射 Schawlow 认为使用钾会更好，用两块相对放置的反射镜 于是提出了激光器的三个基本组成部分： 工作物质、激励源、光学谐振腔 与美国人工作齐名的是苏联人巴索夫和普罗霍洛夫，提出了几乎相同的原理。 1960 年7 月 梅曼制作出第一台红宝石激光器。 1960 年2 月 第一台He-Ne 气体激光器 B. 激光的特点 方向性、单色性、相干性好、高亮度、功率极大 1. 单色性与时间相干性