第一章 激光的原理及技术基础
1、激光的特点：高方向性（空间相干性），高单色性（时间相干性），高相干性，高亮度。
2、激光产生的必要条件是：粒子数反转条件。
粒子数反转指的是上能级的粒子数大于下能级的粒子数。
另外，还需要谐振腔，以及增益大于或等于损耗。
3、激光输出的平面发散角与光束的衍射角的关系。
发散角的公式。
4、不同类型和不同特点的激光器的结构不同，但是基本结构是一样的，都是由激光工作物质、泵浦源和光学谐振腔三大部分组成。
5、明确三者的作用：激光工作物质是产生粒子数反转的物质；泵浦源是使工作物质产生粒子数反转；光学谐振腔在激光器中所起的作用是提供正反馈和激光输出，还对振荡光束的方向和频率进行限制。
6、谐振腔的稳定性条件：1201J J <<，其中1L J R ⎛
⎫
=-
⎪⎝⎭。
满足1201J J <<条件的腔称为稳定腔；满足121J J >或120J J <条件的腔称为非稳腔，如双凸腔，平—凸腔；满足120J J =或121J J =条件的腔称为临界腔，如对称共焦腔，平行平面腔和共心腔。
7、激光振荡模式分为纵模和横模。
相邻的纵模间的频率间隔为2q c L
νη∆=。
激
光器中可能出现的纵模数与两个因素有关：一是原子（分子和离子）自发发射的荧光线宽F ν∆，F ν∆越大，可能出现的纵模数越多；二是谐振腔的谐振频率间隔2q c L
νη∆=
，L 越大，q ν∆越小，在同样F ν∆内所容纳的纵模数越
多（计算很重要）。
横模的表示方法要掌握。
8、光腔的损耗包括多方面，有工作内部损耗和谐振腔的损耗，其中工作内部损耗包括：由工作物质的不均匀性导致一部分光发生折射或散射，从而逸出腔外，工作物质存在合适的能级，使得不是处于激光下能级的例子吸收光子并跃迁；谐振腔的损耗包括：透射损耗，吸收损耗，散射损耗和衍射损耗等。
9、激光振荡的阈值条件：G δ≥。
10、激光的英文表示（全拼）。
(laser light amplification by stimulated emission
of radiation)
11、腔内光子寿命的定义。
第二章 激光工作物质及基本原理
1、黑体辐射的概念，熟悉普朗克公式。
黑体辐射概念:在一定温度下，当黑体内部的辐射和吸收达到热平衡，即空腔内辐射能量等于黑体吸收能量时，可以由此推知空腔内存在完全确定的辐射场。
这种辐射场称为黑体辐射或空腔辐射
2、光和物质的三种作用：自发辐射，受激吸收和受激辐射。
其中，激光的产生主要是受激辐射。
三种作用的定义以及三个跃迁爱因斯坦系数之间的关系要搞得清。
3、谱线加宽的种类：均匀加宽(洛伦兹函数，自然加宽、碰撞加宽），非均匀加宽（高斯函数，多普勒加宽、晶格缺陷加宽）和综合加宽，以及相对应的线型函数。
4、烧孔效应。
第三章 光学谐振腔
1、共焦腔中高斯光束的特点。
在共焦腔的中心处是强度为高斯分布的平面波，在其他地方是强度为高斯分布的球面波。
2、基模的光斑尺寸和波阵面的曲率半径的计算（计算很重要）。
以前布置的作业要复习。
3、多横模的横模体积与基横模体积之间的关系：00mn V V =。
4、三种腔各自的优缺点： 稳定腔：
优点：几何偏折损耗很低，调整精度要求较低，适用于中小功率激光器件； 缺点：波型限制能力较弱，输出光束发散角较大。
介稳腔：
优点：波型限制能力较强，光束方向性极好，模体积较大，易获得单横模振荡；
缺点：光腔调整精度要求高，几何偏折损耗较大，不适用于小增益激光器件。
非稳腔：
优点：波型限制能力较强，输出光束发散角小，光束质量好；
缺点：单程损耗很高，所以适用于高增益大口径激光器系统。
第四章激光器工作原理
1、激光产生的阈值条件。
2、均匀加宽激光器的输出模式和纵模竞争；非均匀加宽激光器的输出模式和纵模竞争。
3、弛豫振荡的概念，以及它产生的物理机制。
4、激光放大器和激光振荡器的种类。
按工作方式分：行波放大器（工作物质两端面无反射）（横向均匀激励连续激光放大器，纵向光激励的连续激光放大器，脉冲激光放大器），再生放大器即法布里-珀罗放大器（通常两端面具有一定反射且传输方向垂直于端面）
5、比较三能级系统与四能级系统谁的阈值小。
三能级系统所需的阀值能量比四能级大的多，这是因为三能级系统激光器中，至少要把一半的粒子数激励到E2能级上去才能形成粒子数反转。
而四能级系统的激光下能级为激发态，由于n1约等于0，只需要把△nt个粒子激励到E2能级上去，就可使介质中的增益克服腔中的损耗而产生激光振荡。
第五章典型的激光器件
1、激光器的分类和特点；
按其产生工作物质的不同可分为气体，固体，半导体，液体，化学，自由电子等。
2、固体激光器的特点，固体激光器的工作原理，典型的固体激光器。
答：特点：能量大，峰值功率大，结构紧凑，牢固耐用，热效应严重。
典型的固体激光器：红宝石激光器，钕玻璃激光器，Nd3+：Y AG激光器。
3、气体激光器的特点，气体激光器的工作原理，典型的气体激光器。
答：特点：工作物质种类多，激励方式类型多样，激光振荡谱线丰富，均匀性好，光束质量高，转换效率高，结构简单，器件成本低。
典型的气体激光器：氦-氖激光器，氩离子激光器，二氧化碳激光器。
4、半导体激光器的特点，半导体激光器的工作原理，典型的半导体激光器。
半导体激光器的激励方式。
特点：超小型、高效率、结构简单、价格便宜等。
材料是GaAs（砷化镓）、CdS （硫化镉）、PbSnTe（碲锡铅）等。
典型：双异质结激光器、条形、量子阱和分布反馈激光器（DFB）。
激励方式：PN结注入电流激励（最成熟）、电子束激励、光激励、和碰撞电离激励等4种。
第七章激光技术
1、光波的调制，包括幅度调制，频率调制，相位调制和强度调制。
2、电光效应的分类（指物质的折射率因外加电场而发生变化的一种效应，分为线性电光效应和二次电光效应），电光调制器的工作原理（利用电光效应可以对光波的相位、幅度、强度、以及偏振状态进行调制）。
3、声光相互作用的分类及各自的特点。
喇曼-奈斯衍射（超声频率较低，声光相互作用长度较短，光平行声波入射）：平行光通过光栅后将产生多级衍射，各级衍射对称地分布在零级光两侧，衍射光的强度随级数增加而减小。
布拉格衍射（频率较高，长度较长，光与声波面之间的角度满足布拉格）：效率较高。
4、调Q技术的原理，重点掌握电光调Q和声光调Q的工作原理。
5、锁模的定义，以及锁模的方法（主动锁模和被动锁模）。
定义：各纵模之间的相角有一个确定的关系，获得超短脉冲的激光输出，这种使各纵模的相角有一定关系的技术就称之为锁相技术，常称为锁模。
6、选模的方法，以及选模的依据。
基横模选择方法：光阑法选模，聚焦光阑法，猫眼腔选横模方法，谐振腔参数选
择法，非稳腔选横模等
纵模选择方法：色散腔法，干涉选模法，短腔法等。
依据：选择特定的模式允许振荡，按频率和空间区分的模数同时尽可能减小。
7、比较调Q 后和锁模后的激光脉冲的特点。
第八章 光电技术器件的设计及参数选用原则
1、线性光学效应与非线性光学效应的概念，以及典型的现象。
线性光学效应：当光强不是很强时，极化强度p 与光波电场强度的一次方成正比。
非线性极化强度p （E)是电场强度E 的函数，与此相关联的一些光学现象，如光倍频，光差频，光参量振荡等称为非线性光学效应。
2、光学倍频的含义以及相位匹配的物理意义（△k=0，相位因子等于1）。
只有在相位匹配条件下，才能获得最高的转换效率。
否则相位失配。
3、光参量放大与光参量振荡的工作原理。
统称为参量技术。
光参量放大：是一种特殊的非线性光混频放大过程。
光参量振荡器在光学参量放大器的基础上加入光学反馈装置，光学谐振腔的作用恰为一个理想的光学反馈系统，将一个非线性戒指置于谐振腔中。
1、兰姆凹陷的概念及成因。
答：概念：在非均匀加宽的气体激光器中，激光器工作频率靠近工作物质增益曲线的中心频率直到完全重合时，由于烧孔效应，使对激光有贡献的反转粒子数减少，从而使该激光器输出功率下降直到某一极小值的现象。
形成原因： ① 当1q νν=时，i
t
G G =，0P =；
② 当2q νν=时，由于烧孔效应，在2ν与2'ν处烧出两个孔，2P 正比于两烧孔面积
之和；
③ 当3q νν=时，因为i G 大，烧孔面积更大，所以32P P >；
④ 当q ν接近0ν
时，且0q νν-<
，烧孔重叠，烧孔面积可能小于
3q νν=时的面积，3P P <；
⑤ 当0q νν=时，两孔完全重合，虽然小信号增益最大，但有贡献的粒子减少，0P 下降到某一极小值。
2、驰豫振荡的概念和成因。
答：概念：在固体激光器中，在毫秒量级的脉冲光泵激励下，激光振荡输出不是单一的平滑光脉冲，而是由宽度和间隔均为微妙量级的强度不等的小尖峰组成的脉冲序列，称之为“驰豫振荡”。
成因：尖峰脉冲的形成是腔内光子数密度（光强）与反转粒子数相互制约的结果。
腔内光强增大，受激辐射消耗的反转粒子数增加，反转粒子数下降，增益减小，从而导致光强减弱。
反之，腔内光强减小，又会使增益恢复增大，又导致光强增大，在整个激励过程中，这种上升和下降交替变化过程构成了弛豫振荡。
3、电光调Q 的工作原理。
答：激光器产生的激光，经过起偏器后，变成线偏振光，若给电光晶体一适当电压，即四分之一波电压，则经反射镜反射回的偏振光将垂直偏振器的偏振方向，无法通过偏振器，此时，谐振腔的损耗很大，处于低Q 状态，激光器不振荡，反转粒子数积累将不断积累并达到饱和值；若在某一时刻突然撤去电光晶体两端的电压，此时，谐振腔的损耗很低，处于高Q 状态，形成巨脉冲。
4、声光光调Q 的工作原理。
答：利用激光通过声光介质中的超声场时产生衍射，使激光偏离出谐振腔，造成谐振腔的损耗增大，Q 值下降，激光振荡不能形成。
故在光泵激励下，其上能级
反转粒子数将不断积累并达到饱和值。
此时突然撤除超声场，则衍射效应立即消失，腔损耗减小，Q值猛增，激光振荡迅速恢复，其能量以巨脉冲形式输出。
