激光原理复习课PPT学习教案.pptx

《激光原理复习课》PPT学习教案主要涵盖了激光科学的基础知识，包括激光器的组成、工作原理、光与物质的相互作用以及激光器的特性。以下是详细知识点的解析： 1. **激光器的组成**：激光器由工作物质、谐振腔和激励能源三部分构成。工作物质是激光产生的核心，它可以是固体、液体或气体，负责存储并转化能量。谐振腔用于维持和增强光的振荡，而激励能源则为工作物质提供激发能量。 2. **激光产生的基本过程**：激光的产生涉及自发辐射、吸收和受激发射。自发辐射是原子从高能级自发跃迁到低能级，释放光子的过程。吸收是光子被工作物质吸收，使原子跃迁到高能级。受激发射则是由外来光子刺激导致的同步辐射，产生与刺激光子相同特性的新光子。 3. **激光器的工作条件**：稳定的激光输出需要满足粒子数反转，即高能级的粒子数多于低能级，且物质的增益系数大于激光器的总体损耗阈值。 4. **激光器的损耗与模式**：在谐振腔内，光波会受到衍射损耗、散射损耗和杂质吸收损耗。激光器的纵模和横模决定了光场的频率和传播方向，纵模频率与腔长和荧光谱线有关，横模则影响激光的传播模式。 5. **激光器的稳定性**：光学谐振腔分为稳定腔、非稳腔和临界腔，它们决定了激光的输出质量和稳定性。 6. **激光器的阈值条件**：增益大于损耗是激光振荡的必要条件，只有当增益足以补偿损耗时，才能产生激光。 7. **激光谱线的宽度**：激光的线宽受多种因素影响，如均匀展宽和非均匀展宽。均匀展宽是所有原子对所有频率都有贡献，而非均匀展宽则是不同原子群有不同贡献，表现为总的线型函数。 8. **饱和效应**：随着激光光强的增加，反转粒子数会减少，这是激光功率输出受限的一个重要因素。 9. **能级系统**：四能级和三能级系统描述了激光工作物质中的能量转移过程，泵浦能级、激光高能级和低能级（基态能级）等是其中的关键概念。 10. **锁模技术**：锁模可以使得多个模式同时振荡，产生超短脉冲，锁模后的光强可显著增强。 11. **激光器的频率漂移**：激光器的输出频率可能因温度变化导致的谐振腔长度变化和工作物质折射率变化而漂移。 此外，PPT还讨论了受激辐射与自发辐射的异同，例如受激辐射具有方向性和相位一致性，而自发辐射不具备这些特性。在He-Ne激光器中，He原子的作用在于提高能量转移效率，而CO2激光器中的N2和He分别用于提高激发效率和有效的热传递。在非均匀增宽型介质中，由于增益饱和的局部效应，增益曲线上可能出现“烧孔”现象，导致特定频率的增益降低。 这个PPT提供了深入理解激光原理的重要信息，涵盖了从基础概念到具体应用的关键点，是学习和复习激光科学的理想资料。