激光与光电子技术

光电子技术（1）：“激光原理”习题

第一章

1、为使He-Ne激光的相干长度达到1km，它的单色性Δλ/λ0应是多少？ 2、试证明：由于自发辐射，原子在E2能级的平均寿命τs=1/A21。 第二章

1、已知凸凹腔R1?1m、R2?2m，工作物质长L'?0.5m、n?1.52，求腔长L在什么范围内是稳定腔。

2、已知：方镜共焦腔L＝30cm，镜尺寸d=2a=0.12cm，λ＝632.8nm，镜反射率

r1=1，r2=0.96，其它损耗δ＝0.003（每程）。问：（1）能否单模运转？（2）在镜面附近加方孔选择TEM00模，小孔边长为多大？

3、已知: R1＝1.5m，R2＝－1m，L＝80cm，证明该腔为稳定腔，求出它的等价共焦腔参数，在图上画出等价共焦腔的具体位置。 4、证明所有

a2L?相同而R不同的对称稳定球面腔中，共焦腔的衍射损耗最低。

5、已知两凹面镜R1??，R2?1m，问：

（1）如何构成稳定腔，以获得最小的基模远场发散角？ （2）画出光束发散角θ与腔长L的关系曲线。

6、CO2激光器输出光波长为10.6微米，w0=3mm，用F=2cm的凸透镜聚焦，求欲

?=20微米及2.5微米时透镜应放在什么位置。 得到w07、用q参数法求：λ=10.

光电子技术(2)(激光器件)

光电子技术 精品课程

1 固体激光器基本 特性

光电子技术(2)(激光器件) 光电子技术(2)(激光器件)

光电子技术(2)(激光器件)

固体激光器1960-5-17,Ted Maiman 发明第一台激光器 ，

光电子技术(2)(激光器件)

固体激光器第一台红宝石激光器的拆卸图

光电子技术(2)(激光器件)

固体激光器特点运行方式多样：CW,PW,QCW,调Q, 锁模，高平均功率，高重复率，高单脉冲 能量及高峰值功率。 谱线多，达数千条，分布于可见到近红外 区，通过频率变换技术可到紫外区 系统简单，制造容易，传输灵活，可接光 纤 结构紧凑，牢固耐用，价格适宜4

光电子技术(2)(激光器件)

1.固体激光器基本特性 1.固体激光器基本特性1.固体激光器基本特性1.1固体激光器的基本结构和能量转换 1.2固体激光器的阈值 1.3输出能量(功率)、效率和最佳透过率 1.4输出稳定性、光谱特性、偏振特性和方向性

光电子技术(2)(激光器件)

1.1固体激光器的基本结构及能量转换 1.1固体激光器的基本结构及能量转换 激光器组成

光电子技术(2)(激光器件)

固体激光器基本结构

1. 激光工作 物质 2. 泵浦源 3. 聚光腔 4. 谐振腔 5. 冷却与

光电子技术(2)(激光器件)

光电子技术 精品课程

1 固体激光器基本 特性

光电子技术(2)(激光器件) 光电子技术(2)(激光器件)

光电子技术(2)(激光器件)

固体激光器1960-5-17,Ted Maiman 发明第一台激光器 ，

光电子技术(2)(激光器件)

固体激光器第一台红宝石激光器的拆卸图

光电子技术(2)(激光器件)

固体激光器特点运行方式多样：CW,PW,QCW,调Q, 锁模，高平均功率，高重复率，高单脉冲 能量及高峰值功率。 谱线多，达数千条，分布于可见到近红外 区，通过频率变换技术可到紫外区 系统简单，制造容易，传输灵活，可接光 纤 结构紧凑，牢固耐用，价格适宜4

光电子技术(2)(激光器件)

1.固体激光器基本特性 1.固体激光器基本特性1.固体激光器基本特性1.1固体激光器的基本结构和能量转换 1.2固体激光器的阈值 1.3输出能量(功率)、效率和最佳透过率 1.4输出稳定性、光谱特性、偏振特性和方向性

光电子技术(2)(激光器件)

1.1固体激光器的基本结构及能量转换 1.1固体激光器的基本结构及能量转换 激光器组成

光电子技术(2)(激光器件)

固体激光器基本结构

1. 激光工作 物质 2. 泵浦源 3. 聚光腔 4. 谐振腔 5. 冷却与

光电子技术(1)：“激光原理”习题

光电子技术（1）：“激光原理”习题

第一章

1、为使He-Ne激光的相干长度达到1km，它的单色性Δλ/λ0应是多少？ 2、试证明：由于自发辐射，原子在E2能级的平均寿命τs=1/A21。 第二章

1、已知凸凹腔R1 1m、R2 2m，工作物质长L' 0.5m、n 1.52，求腔长L在什么范围内是稳定腔。

2、已知：方镜共焦腔L＝30cm，镜尺寸d=2a=0.12cm，λ＝632.8nm，镜反射率

r1=1，r2=0.96，其它损耗δ＝0.003（每程）。问：（1）能否单模运转？（2）在镜面附近加方孔选择TEM00模，小孔边长为多大？

3、已知: R1＝1.5m，R2＝－1m，L＝80cm，证明该腔为稳定腔，求出它的等价共焦腔参数，在图上画出等价共焦腔的具体位置。 4、证明所有

a

2

L

相同而R不同的对称稳定球面腔中，共焦腔的衍射损耗最低。

5、已知两凹面镜R1 ，R2 1m，问：

（1）如何构成稳定腔，以获得最小的基模远场发散角？ （2）画出光束发散角θ与腔长L的关系曲线。

6、CO2激光器输出光波长为10.6微米，w0=3mm，用F=2cm的凸透镜聚焦，求欲

=20微米及2.5微米时透镜应放在什么位置。 得到w0

7、用q参

成都信息工程学院考试试卷

2011 ——2012 学年第1学期

课程名称：光电子技术 使用班级：电科2009级试卷形式：开卷 闭卷 √ ． 试题 系名____________班级____________姓名____________学号____________ 得分

一、填空题（30分，每小题3分）

1、光是一种以光速运动的光子流，光子和其它基本粒子一样，具有 、 和质量；其静止质量为 。

一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 密封线内不答题 2、激光与普通光源相比具有如下明显的特点： 。 3、光波在大气中传播时，由于 会引起光束的能量衰减；由于 会引起光波的振幅和相位起伏。

4、声波在声光晶体中传播会引起晶体中的质点

光电子技术课件

光电子技术Optoelectronics Technique

光电子技术课件

3.3激光器基本结构及输出 Ch.3激光原理谐振腔模式谐振腔纵模

光电子技术课件

3.3激光器基本结构及输出 Ch.3激光原理谐振腔横模综合腔中的场的纵模和横模的概念，用符号TEMmnq表示谐振腔中的场的特征。符号TEM表示腔中的场是横电磁波；符号q表示轴向驻波节点数目(严格讲为波节点数一),一个q值代表一个轴向模；符号mn表示横向驻波波节的数目，它由腔镜面上的场分布来确定。不同的mn的值，表示不同的横模，即有不同的模式花样。通常也用符号TEMmn表示不同的横模。例如m=n=0的模，即TEM00q或TEM00模表示最低阶横模，亦称基模。

光电子技术课件

5.横模产生的物理原因

开腔模式形成的定性解释

光电子技术课件

6.横模-横向场分布(表现为不同光斑花样)(1)x, y轴对称 TEMmn m-X向暗区数 n-Y向暗区数

TEM00

TEM10

TEM20

TEM03

TEM11

TEM31

(2)旋转对称 TEMmn

m-暗直径数；n-暗环数(半径方向)

TEM00

TEM01

TEM02

TEM10

TEM20

TEM30

基(横)模 TEM00 光斑轴对称或旋转对称分布取决于腔镜的几何形状

成都信息工程学院考试试卷

2011 ——2012 学年第1学期

课程名称：光电子技术 使用班级：电科2009级试卷形式：开卷 闭卷 √ ． 试题 系名____________班级____________姓名____________学号____________ 得分

一、填空题（30分，每小题3分）

1、光是一种以光速运动的光子流，光子和其它基本粒子一样，具有 、 和质量；其静止质量为 。

一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 密封线内不答题 2、激光与普通光源相比具有如下明显的特点： 。 3、光波在大气中传播时，由于 会引起光束的能量衰减；由于 会引起光波的振幅和相位起伏。

4、声波在声光晶体中传播会引起晶体中的质点

Laser & Semiconductor Light Source

Email: xmliu65@9b5eed23763231126edb11b9

QQ: 29667536刘显明

提到激光时脑海中的第一印象？

什么是激光？

LASER：

L ight A mplification by S timulated E mission of

R adiation

激光：

受激辐射光放大

镭射：LASER 的音译

在我国曾被翻译成“莱塞”、“光激射器”、“光受激辐射

放大器”等。1964年，钱学森院士提议取名“激光”，既反映“受激辐射”的科学内涵，又表明它是一种很强烈的新光源，贴切、传神而又简洁，得到我国科学界的一致认同并沿用至今。

激光的历史和发展现状 原子物理基础

激光原理

激光的特性

LIGHT

20世纪前

微粒说：以经典方式运动着的微小粒子，牛顿；

波动说：以一定方式沿空间传输的波动过程，惠更斯；

电磁场理论、麦克斯韦方程组

20世纪初，出现了黑体辐射、原子线状光谱、光电效应、光化学反应和康普顿散射等实验现象，这些涉及到光与物质相互作用时能量与动量交换特征的就无法用当时的经典理论来解释。

19世纪的科学家们进行了关于电磁波的卓越的研究

1905年爱因斯坦提出了光量子和光电效应的概念

赖老师的课到期中考试为止一共有9次作业，依次分别由冯成坤、饶文涛、黄善津、刘明凯、郑致远、黄瑜、陈奕峰、周维鸥和陆锦洪同学整理，谨此致谢！

作业一：

1、桌上有一本书，书与灯至桌面垂直线的垂足相距半米。若灯泡可上下移动，灯在桌上面多高时，书上照度最大？（假设 灯的发光强度各向通性，为I0） 解：设书的面积为dA，则根据照度的定义公式：

E?d?I0d?? （1） dAdA

其中d?为上图所示的立体角。 因而有：

d??将（2）式代入（1）式得到：

dA?cos?dA?h （2） ?L2?h2(L2?h2)3/2E?I0h （3） 223/2(L?h)dE?0 dh为求最大照度，对（3）式求导并令其等于零，

计算得：

h?122122m

因而，当高度为

m时书上的照度最大。

2、设He-Ne激光器中放电管直径为1mm，发出波长为6328埃的激光束，全发散角为?=10-3rad，辐射通量为3mW，视见函数取 V(6328)=0.24，求： （1）光通量，发光强度，沿轴线方向的亮度？

（2）离激光器10米远处观察屏上照明区中心的照度？

（3）若人眼只宜看一熙提的亮度，保护眼镜的透射系数应为多少？

光电子技术复习总结

一、光的基础知识及发光源 1.光的基本属性？

光具有波动和粒子的双重性质，即具有波粒二象性。 2.激光的特性？

（1）方向性好（2）单色性好（3）亮度高(4)相干性好 3.玻尔假说：定态假设和跃迁假设？

（1）定态假设；原子存在某些定态，在这些定态中不发出也不吸收电磁辐射能。原子定态的能量只能采取某些分立的值E1、 E2 、?? 、En ，而不能采取其它值。

（2）跃迁假设；只有当原子从较高能量En的定态跃迁到较低能量Em的定态时，才能发射一个能量为hν的光子。 4.光与物质的共振相互作用的三种过程？

受激吸收、自发辐射、受激辐射 5.亚稳态？

自发辐射的过程较慢时，粒子在E2能级上的寿命就长，原子处在这种状态就比较稳定。寿命特别长的激发态称为亚稳态。其寿命可达10-3~1s，而一般激发态寿命仅有10-8s。 6.受激辐射的光子性质？

受激辐射的光子的频率、振动方向、相位都与外来光子一致。 7.受激吸收和受激辐射这两个过程的关系？宏观表现？

两能级间受激吸收和受激辐射这两个相反的过程总是同时存在，相互竞争，其宏观效果是二者之差。当吸收过程比受激辐射