激光物理答案整理

《激光物理学》复习提要

1、激光的应用有哪些？举出实际例子，并说明运用了激光的那些特性？

激光手术刀。激光武器。（高能光束）激光测距 高度定向及光束稳定性

2、按工作物质来分，激光器的种类主要有哪些？激光器的基本结构由哪几

部分组成？

根据工作物质物态的不同可把所有的激光器分为以下几大类：①

固体激光器（晶体玻璃），这类激光器所采用的工作物质，是通过把能够产

生受激辐射作用的金属离子掺入晶体或玻璃基质中构成发光中心而制

成的；②气体激光器，它们所采用的工作物质是气体，并且根据气体中真

正产生受激发射作用之工作粒子性质的不同，而进一步区分为

原子气体激光器、离子气体激光器、分子气体激光器、准分子气体激光器等；

③液体激光器，这类激光器所采用的工作物质主要包括两类，一类是有机

荧光染料溶液，另一类是含有稀土金属离子的无机化合物溶液,其中金属

离子（如Nd）起工作粒子作用，而无机化合物液体（如SeOCl）则起基

质的作用；④半导体激光器，这类激光器是以一定的半导体材料作工作物质

而产生受激发射作用，其原理是通过一定的激励方式(电注入、光泵或高

能电子束注入)，在半导体物质的能带之间或能带与杂质能级之间，通

过激发非平衡载流子而实现粒子数反转，从而产生光的受激发射作用；⑤

自由电子激光器，这是一种特殊类型的新型激光器，工作物质为在空间周

期变化磁场中高速运动的定向自由电子束，只要改变自由电子束的速度

就可产生可调谐的相干电磁辐射，原则上其相干辐射谱可从X射线波段

过渡到区域，因此具有很诱人的前景。

每一种激光器都必须有激励源、工作物质和谐振腔这3个基本组成部分。

3、激光为什么具有很好的单色性、相干性、方向性和高亮度的特点? 试分别

阐述激光具有以上这些优越特性的缘故。为什么说普通光源是非相干光源？

激光是相干光源？

激光发射的各个光子频率相同，因此激光是最好的单色光源

激光是一种单色光，频率范围极窄，发散角很小，只有几毫弧，激光束几乎

就是一条直线.

由于受激辐射的光子在相位上是一致的，再加之谐振腔的选模作用，使激光

束横截面上各点间有固定的相位关系，所以激光的空间相干性很好（

普通光源发光特点：每个原子一次发光只能发出频率一定、振动方向一定而

程度有限的光波（波列），即原子发光有无序性。所以同一个原子先后发出

的波列之间、不同原子发出的波列之间都没有固定的相位关系，振动方向和

频率也不尽相同，故两个独立的普通光源发出的光不是相干光。

4、激光器激励能源（泵浦源）最常见的激励方式有哪些？氦氖激光器所采

用的是那种激励方式？红宝石所采用的是那种激励方式？

泵浦源，泵浦源也称激励源，是为实现粒子数反转提供能量的装置。根据激

励时间利用的能量形式，泵浦方式有放电激励、光激励(红宝石)、热能激励、

化学能激励和核能激励等。

5、光学谐振腔对激光形成起到了什么作用？

谐振腔的作用是选择频率一定、方向一致的光作最优先的放大，而把其他频

率和方向的光加以抑制. 光学谐振腔的作用有：①提供反馈能量，②选择光

波的方向和频率。谐振腔内可能存在的频率和方向称为本征模，按频率区分

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