激光技术复习答案

1、目录一、国际上激光发展历史上的一些关键发明与发现。2二、中国激光技术发展3三、激光器的组成：3四、全固态激光器：3五、高斯光束的几个基本参数3六、描述高斯光束传输的ABCD定律。3七、往返传输矩阵4八、可能存在的激光波阵面的种类。5九、调Q激光器的基本工作原理，调Q技术的种类，5十、锁模技术的种类，锁模激光特点。6十一、什么叫相位匹配，能够以单轴晶体为例说明相位匹配的种类。6十二、能够画出电光调Q倍频激光器的结构示意图。6十三、能够画出连续和准连续内腔双通倍频激光器的结构示意图。6十四、能够画出Spectrum Physics公司的全固态绿光激光器的结构示意图。6十五、什么叫参量振荡器，参量振

2、荡器的种类。6十六、激光放大器及其种类，并能画出结构示意图，行波放大器的优点。6十七、再生放大技术和种类。6十八、激光安全防护措施。7一、 国际上激光发展历史上的一些关键发明与发现。1. 1958年，肖洛和汤斯提出了“激光原理” ，发表了关于激光器的经典论文，奠定了激光发展的基础 。2. 1958年，巴索夫提出利用半导体制造激光器的可能性3. 1962年，玻璃体激光器；拉曼激光；GE公司的Hall第一台GaAs半导体激光器问世。 4. 1963年发明光纤激光器 。瓦级光纤激光功率输出的技术飞跃在1990年得到了实现，当年一台4瓦的掺铒光纤激光器被报道 。5. 1963年，N2激光器；及紫外激光

3、器。6. 1964年，首次实现全固态激光器输出；离子激光器；染料饱和调Q；锁模激光；CO2激光器；高温YAG连振荡；电子束激励CdS激光器。7. 1965年，化学激光；光参量振荡；色心激光；第一台可产生大功率激光的器件二氧化碳激光器诞生。8. 1966年，染料激光器问世；第一台射线激光器研制成功，亚皮秒脉冲（fs)9. 1968年，巴索夫还利用大功率激光器产生了热核反应；麦道公司全固态Nd:YAG 1064nm激光器1.4mW。10. 1970年， TEA CO2激光器（横向激励）；Xe2准分子激光器；气体动力激光器；室温连续半导体激光器；光激励远红外振荡。11. 1971年，环形染料激光器。

4、12. 1972年，波导激光器。13. 1973年， DFB半导体激光器（分布反馈）。14. 1974年，连续色心激光器。15. 1976年，自由电子激光。16. 1977年世界第一台自由电子激光器问世。17. 1980年，光孤子。18. 1981年，飞秒脉冲激光。 19. 1982年，阵列半导体激光器。 20. 1984年，半导体激光泵浦固体激光器；BBO晶体（硼酸钡）透紫外非线性晶体（中国人发明）；自发辐射调射线放大 。21. 1985年,D. L. Spies第一台高效全固态激光器。利用单管LD作端面泵浦源，激光介质Nd:YAG棒长1cm，采用平凹腔结构，泵浦功率220mW时，得到80m

5、W的1064nm TEM00激光输出，光光效率37%，总的电光转换效率8%。 22. 1986年，光纤放大器；钛宝石连续波长可调激光器。23. 1990年，美国研制成功畸变量子阱激光器，开关速度达280亿次/秒，这是激光器有史以来达到的最高速度。24. 1989年， LBO （硼酸钾晶体）非线性透紫外（中国人发明）。 25. 1992年，美国贝尔实验室的研究人员研制出当时世界上最小的半导体激光器，直径只有2至10微米。在一个大头针的针头上，可以装下1万个这样的新型半导体激光器。26.  1992年，日本推出一种高输出半导体激光器，特点是服务寿命长，在室温下可连续工作5000小时。27

6、. 1997年，美国麻省理工学院的研究人员研制出第一台原子激光器。 二、 中国激光技术发展1. 1957年，王大珩等在长春建立了我国第一所光学专业研究所中国科学院（长春）光学精密仪器机械研究所。2. 1961年夏，王之江主持，我国第一台红宝石激光器研制成功（在长春光机所） 。3. 1963年 ，邓锡铭等第一台He-Ne激光器 ；干福熹等掺钕玻璃激光器 ；1963年 ，王守武等 ，GaAs同质结半导体激光器 4. 1964年 ，万重怡等 ，脉冲Ar+激光器 ；用激光演示传送电视图像，实现330公里的通话。5. 1965年 ，王润文等 ，CO2分子激光器 ；激光打孔机成功地用于拉丝模打孔生产，获得

7、显著经济效益；激光视网膜焊接器进行了动物和临床实验 ；研制成功激光漫反射测距机（精度为10米/10公里） 6. 1966年 ，邓锡铭等 ，CH3I化学激光器 ；屈乾华等 ，YAG激光器 ； 研制出遥控脉冲激光多普勒测速仪。 三、 激光器的组成：工作物质+谐振腔+激励源1. 工作物质是核心2. 激励源：实现粒子数反转3. 谐振腔：正反馈+选模四、 全固态激光器：以半导体激光器为泵浦源的固体激光器。全固态激光器的优点：效率高（>30%）、（功率和频率）稳定性高、光束质量好、寿命长、结构紧凑、体积小、重量轻等五、 高斯光束的几个基本参数 w0束腰半径 R波阵面曲率半径 （或）发散角 b共焦参数

8、 M2 束腰w0最小光束半径六、 描述高斯光束传输的ABCD定律。q(z)光束复曲率七、 往返传输矩阵如果给出稳定腔内某一点的往返传输矩阵，能够求出的该点的光束半径和曲率半径等参数。谐振腔的往返矩阵激光稳定的判定条件：一激光谐振腔的结构如图所示，其中M1和M2腔镜的曲率半径分别为R1和R2，腔中的凸透镜的焦距为f（距离M1顶点l1），总腔长为l，请写出自A点开始的往返传输矩阵形式。八、 可能存在的激光波阵面的种类。球面波或平面波九、 调Q激光器的基本工作原理，调Q技术的种类， 并能画出各调Q激光器的结构示意图。调的基本原理 ：在泵浦开始时，使腔处于低值（大）状态，使其不能形成振荡，上能级的反转

9、粒子数就可以大量的积累，当积累到最大值时，突然使值增大（减小）激光振荡迅速建立起来，在极短的时间内上能级的反转粒子被消耗，转变为腔内的光能量，从腔的输出端以单一脉冲形式释放出来，从面有一个强的激光巨脉冲输出。调Q技术的种类：1.主动式调Q：电光调声光调转镜调2.被动式调：色心晶体调燃料调十、 锁模技术的种类，锁模激光特点。 主动锁模 被动锁模 自锁模 同步泵浦锁模锁模激光的脉宽极窄、峰值功率很高。十一、 什么叫相位匹配，能够以单轴晶体为例说明相位匹配的种类。角度相位匹配和温度相位匹配入射光以一定角度入射晶体，通过晶体的双折射，由折射率的变化来补偿正常色散而实现相位匹配的，这称为角度相位匹配十二

10、、 能够画出电光调Q倍频激光器的结构示意图。十三、 能够画出连续和准连续内腔双通倍频激光器的结构示意图。蓝皮书 263页十四、 能够画出Spectrum Physics公司的全固态绿光激光器的结构示意图。十五、 什么叫参量振荡器，参量振荡器的种类。参量振荡器（Optical Parametric Oscillator，简称OPO）既是非线性光学频率变换的器件，又是波长可调谐的光源，具有调谐范围宽、结构简单及工作可靠等优点。双谐振（DRO） 单谐振（SRO）十六、 激光放大器及其种类，并能画出结构示意图，行波放大器的优点。激光放大器是指利用光的受激辐射进行光的能量(功率)放大的器件。通过采用激光

11、放大器，可以在获得高的激光能量或功率时而又保持激光的质量（包括脉宽、线宽、偏振特性等）。常用于可控核聚变、核爆模拟、超远激光测距等重大技术中的高功率激光系统。常见激光放大器可以分为两类，即脉冲的或稳态的。如果输入激光脉冲的时间宽度c小于放大器高能级的自发辐射寿命21，则称为脉冲激光放大器。反之，c21，的就称为稳态激光放大器，它包括了长脉冲激光放大器和连续激光放大器。脉冲激光放大器以放大激光能量为主，而稳态激光放大器则主要是放大激光功率(或光强)，实际上激光振荡器也是这样分类的。此外，脉冲激光放大器中，还可分出一类，称之为超短脉冲放大器，它主要对锁模激光脉冲进行放大，与锁模激光器一样有自己的特点。具有输出功率大（Ku频段可以到2KW、C频段可以到3KW）、工作带宽范围宽（一般为750MHz，可扩展至1250MHz）、效率高（一般可以达到25%左右）等特点。十七、 再生放大技术和种类。再生放大技术：将一光束质量好的微弱信号注入一个激光（振荡）器中，注入的光信号作为一个“种籽”控制激光振荡的产生，即让激光振荡是在这个“种籽”的基础上而不是从噪声中发展