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激光原理与技术实验 LED LED 小孔光阑 M1 全反射镜 半反射镜 Nd3+:YAG 起偏器 Q开关 脉冲氙灯 M2 M3 脉冲氙灯 Nd3+:YAG M4 倍频晶体 YAG多功能激光实验系统光路图 实验内容 一、固体激光器的安装调试 1、安装激光器。 2、调整激光器，使输出脉冲达最强 二、激光参数测量 1、测量自由振荡情况下激光器的阈值电压。 2、测量脉冲能量和转换效率。 3、测量光束发散角。 三、电光调Q实验研究 1、调整Q开关方位，寻找Vλ/4 。 2、确定延迟时间。 3、测试动静比。 四、倍频实验 1、测量倍频光能量与入射角的关系。 2、倍频效率的测量。 五、激光放大实验 1、放大器放大倍率测量。 2、放大器增益测量 3、最佳时间匹配测量。 第一章 习题 1、请解释 （1）、激光 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 辐射的受激发射光放大 （2）、谐振腔 在工作物质两端各放上一块反射镜，两反射镜面要调到严格平行，并且与晶体棒轴垂直。这两块反射镜就构成谐振腔。谐振腔的一块反射镜是全反射镜，另一块则是部分反射镜。激光就是从部分反射镜输出的。谐振腔的作用一是提供光学正反馈，二是对振荡光束起到控制作用。 （3）、相干长度 从同一光源分割的两束光发生干涉所允许的最大光程差，称为光源的相干长度，用DSmax表示，相干长度和谱线宽度有如下关系： DSmax = l2 / D l 光源的谱线宽度越窄，相干性越好。 2、激光器有哪几部分组成？ 一般激光器都具备三个基本组成部分：工作物质、谐振腔和激励能源。 3、激光器的运转方式有哪两种？ 按运转方式可分为： 脉冲、连续 ，脉冲分单脉冲和重复脉冲。 4、为使氦氖激光器的相干长度达到1km，它的单色性Dl/l应为多少？ 第二章 习题 1、请解释 （1）、受激辐射 高能态E2 的粒子受到能量 hn = E2 - E1 光子的刺激辐射一个与入射光子一模一样的光子而跃迁到低能级 E1 的过程称受激辐射. （2）高斯光束 由凹面镜所构成的稳定谐振腔中产生的激光束即不是均匀平面光波，也不是均匀球面光波，而是一种结构比较特殊的高斯光束，沿 Z 方向传播的高斯光束的电矢量表达式为： 高斯光束是从z0处沿z方向传播的会聚球面波,当它到达z=0处变成一个平面波,继续传播又变成一个发散的球面波.球面波曲率半径R(z)z,且随z而变.光束各处截面上的光强分布均为高斯分布. （3）、增益饱和 受激辐射的强弱与反转粒子数 DN 有关，即增益系数Gμ DN ，光强 I μ DN 。DN 大， G大，由于受激辐射增强， DN 减少，因而G也随之减小，但还是有增益的，受激辐射仍然增强，这种增益系数随光强增加而减小的现象称增益饱和。 （4）、横模 谐振腔中横向不同的稳态光场分布称为不同的横模，用TEM m n 标记，m, n 为横模序数. m, n=0时为基横模，其它模为高阶横模 。 （5）、均匀增宽 每个粒子对加宽谱线范围内的任一频率都有贡献，因而这种光谱线的加宽称为均匀加宽。如光谱线的自然加宽和碰撞增宽。 （6）、阈值条件 阈值条件就是光在增益介质中来回一次的增益大于或等于损耗, 即: 或 G(n) 3 a内 - ( 1 / 2L) L n ( r1 r2 ) 2、试计算连续功率均为1w的两光源，分别发射l=0.5000mm, n=3000G Hz的光,每秒从上能级跃迁到下能级的粒子数各为多少? 解： （1） (2) 3、一光源发射l=0.6000mm波长时，如果（I激/I自）= 1/20000，求此时单色辐射能量密度rn等于多少？ 由 得 4、设氖原子静止时发光中心频率为n0= 4.74′ 1014 HZ，室温下氖原子的平均速率设为560m/s。求此时接收器接收频率与中心频率相差若干？ 由 得 5、稳定谐振腔的两块反射镜，其曲率半径分别为R1=40cm，R2=100cm，求腔长L的取值范围。 解：用作图法可解得 0L≤40(cm)及100≤L≤140(cm) 6、腔长为0.5m的氩离子激光器，发射中心频率n0= 5.85′ 1014 HZ