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激光器件复习加强版 1、什么是激发与电离？它们有哪些形式？作用是什么？ 当中性气体粒子(如原子)与其他粒子(如电子、正离子、光子等)发生碰撞时，原子中的价电子吸收外来粒子的能量，从原来的能级跃迁到较高的能级上去，我们说这个原子被激发，称其为受激原子。 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离子，这种过程你为电离。 形式：电子碰撞引起的激发和电离、激发原子引起的激发和电离、光激发和光电离、以及其它形式的激发和电离 作用：激发是实现粒子数反转的必要条件。电离是维持放电平衡的必要条件。 2、复合、吸附与转荷是怎么实现的？其中复合和转荷分别有几种形式？ 复合：正负粒子中和形成中性粒子的过程。有空间复合和管壁复合。当电荷密度较大、气压比较高时，带电粒子以空间复合为主；而当电荷密度较小，气压较低，放电管半径较小，电极间距离较长时，则以管壁复合为主。 吸附：电子与中性粒子碰撞，中性粒子吸附电子，使粒子形成负离子。 转荷：正、负离子与气体粒子碰撞，会发生电荷转移,产生高速中性粒子和激发态离子。转荷又分为对称谐振转荷和非对称谐振转荷。 ▲3、如图为气体放电伏安特性，简述其各个分区及其电压电流特点。 答： I：非自持放电区 A-C，电流很小10-20—10-11A。C点电压称着火电压或击穿电压。 II：自持暗放电区 C-D，放电稳定，电流仍很小10-10—10-7A。去掉电离源，仍能维持放电。 III：过渡区域 D-E，放电将不稳定，电流迅速增大，管压降突然下降，到E点放电才稳定。 IV：正常辉光放电区域E-F，电流增大，管压降基本不变，管内出现辉光，阴级表面辉光斑随电流增大而增大。 V：异常辉光放电区域F-G，放电电流过了F点，电流增大，管压降又随之增加，辉光布满阴级表面，电流在10-4—10-1A。 VI：过渡区G-H，提高电源电压，电流迅速增大，管压降突然下降，出现负的伏安特性。 VII：弧光放电区 H-K，出现明亮的弧光，电流在10-1A以上。 ▲4、对比说明一下He-Ne激光器和氩离子激光器的激发机制及如何实现上下能级。 答：1）He-Ne激光器主要采用直流辉光放电激励，也有用射频和高频放电激励。其增益区在正柱区，Ne原子激发数量很少，主要是He原子的激发，通过共振转移使Ne原子在2S、3S和2P、3P能级间实现粒子数反转分布。 作用：实现激光上能级粒子积累和下能级粒子排空。 激光上能级激发方式： （1）电子直接碰撞激发（2）共振能量转移激发 （3）串级激发（4）复合激发 激光下能级的激发和弛豫：主要是电子直接碰撞激发 Ne（2P，3P）上的粒子主要通过自发辐射向Ne（1S）能级弛豫，且速率较快。要保证激光器粒子数反转分布，关键是排空Ne（1S）能级粒子，有效方法是靠它们扩散到管壁，释放激发能后弛豫到基态（管壁效应）。 2）Ar+的激发机理：电子碰撞激发。激发过程有三种形式。 1. 一步激发：直接将Ar原子激发到激发态。 2.二步激发：Ar原子经过两次激发而到达激光上能级（氩离子激光器的主要激发过程） 3. 级联（串级）激发: 该过程是Ar原子先被激发到3p45s、3p43d、3p44d等高能态上，然后通过辐射跃迁在激光上能级3p44p上积累，实现激发。 氩离子下能级3p44s的激发过程也是这三种，且激发概率相近。 激光下能级4S粒子的弛豫主要通过辐射跃迁（72nm）先到达Ar+基态(3p5)，Ar+基态在管壁与电子复合或与空间电子复合，跃迁回氩原子基态，以管壁复合为主。 5、He-Ne激光器的输出谱线有几条？为什么?什么是谱线竞争？如何增强普线竞争？ 答：输出谱线只有一条，这是由于存在谱线竞争的结果。 谱线竟争：某一条谱线先产生振荡，其它谱线粒子数反转差△N减少而增益下降，甚至停止振。 增强方法：1）使用选择性谐振腔2）加色散元件3）腔内吸收4）加非均匀磁场 6、CO2激光器的能及特点 答：主要有振动能级和转动能级 1、CO2分子处于不断振动中，其基本振动形式有三类： 1）对称振动2）弯曲振动3）反对称振动 2、CO2分子的总振动能量是以上三种振动方式的能量之和， 3、CO2分子可产生的跃迁很多，其中最强的有两条： 波长约10.6mm，波长约为9.6mm 4、CO2分子除了振动运动以外还有分子转动运动，在转动的影响下，振动能级要分裂成很多子能级。 ▲7、简述固体激光器的组成部分及其作用。 1、工作物质 ：激光器的核心 2、泵浦源: 为工作物质提供光能