第一章 激光产生的条件

1、解释黑体和黑体辐射？并描述它们的物理意义。

2、解释自发辐射、受激辐射、受激吸收的物理意义，并写出它们的特征和跃迁几率。

3、理解三个爱因斯坦系数及其关系。

4、解释光谱线宽、相干时间、相干长度。

5、解释激光的空间相干性、时间相干性。

6、描述光的多普勒效应。

7、解释均匀增宽与非均匀增宽。

8、描述波尔兹曼分布，解释辐射跃迁与非辐射跃迁。

9、解释粒子数反转分布，并说明如何实现粒子数反转分布。

10、简述激光器的构成以及各个部分的作用。

11、简述激光形成的条件，并证明二能级系统不能产生激光。

12、激光的特点：相干性好、方向性好、单色性好、亮度高。这四种特性可以归结为激光具有很高的光子简并度。

13、解释光子简并度的物理意义。

14、简述脉冲激光尖峰形成的过程以及原因。

15、推导出自然增宽和多普勒增宽的线性函数。并说明他们属于什么增宽类型。

第二章 激光器的工作原理

1、三种谐振腔：稳定腔、临界腔、非稳腔。

2、非稳腔和稳定腔有何区别？举例说明哪些是稳定腔，哪些是临界腔，哪些又是非稳腔？

3、图解法判断谐振腔的稳定条件。

4、说明三能级系统和四能级系统的本质区别，画出示意图。哪个系统更容易形成粒子数反转，为什么? 分别举例说明，并写出其波长。

5、分别描述小信号工作状态与小信号增益。

6、增益饱和是什么？它在激光稳定输出中起什么作用？谱线增宽如何影响增益饱和特性？

7、说明均匀增宽和非均匀增宽工作物质中增益饱和的机理。

8、解释谐振腔的损耗，单程损耗因子，腔的品质因数。

9、描述非均匀增宽工作物质中的增益饱和的“烧孔效应”，并说明原理。

10、解释解释内部损耗与镜面损耗。

11、描述激光谐振腔内形成稳定光强的过程。

12、描述自激振荡及其形成条件。

13、解释激光器的弛豫振荡现象。

14、粒子数反转分布的阈值条件。

15、四能级速率方程的推导。并分析在稳态工作时，激光上下能级间粒子数密度反转分布关系式。

第三章 激光器的输出特性

1、激光谐振腔衍射理论的自再现模。

2、菲涅尔-基尔霍夫衍射积分方程得到的本征函数和本征值各代表什么?

3、谐振腔的谐振条件？如何计算纵模的频率、纵模频率间隔和纵模的数目？

4、高斯光束的表征方法：用束腰半径及束腰位置表征；用光斑半径及等相位面曲率半径表征。

5、分别用公式表示高斯光束的有效截面半径、束腰半径、镜面光束半径、波阵面的曲率半径。

6、高斯光束的远场发散角与衍射极限。

7、高斯光束的亮度与哪些参数有关？

8、输出功率与饱和光强、光束截面的关系。

9、描述兰姆凹陷的形成过程。

10、造成线宽的原因是什么？线宽由哪些参数决定？线宽极限是什么？

11、激光光束品质因子的表达式及其物理意义。

12、解释任意一个共焦球面腔与无穷多个稳定球面腔等价。

13、证明任一满足稳定条件的球面腔唯一地等价于一个对称共焦腔等价。

14、证明高斯光束基模光斑半径变成规律呈现双曲线。

15、证明高斯光束的等相位面在近轴区域近似成球面分布。

第四章 激光的基本技术

1、解释横模和纵模，并说明选模的原因？

2、解释纵模竞争与空间竞争。

3、激光单横模选取：光阑法、聚焦光阑法、腔内望远镜法。高阶横模的光束截面比基横模大，减小菲涅尔数，可以抑制各高阶横模的振荡。

4、激光单纵模选取：短腔法：纵模间隔与谐振腔腔长成反比，为了在激光增益曲线中获得单一频率的纵模，可通过缩小腔长来增大纵模频率间隔，使其在荧光谱线有效宽度范围内，只存在一个纵模振荡。但这种方法使得谐振腔受到限制。法布里-珀罗标准具：由两个端面平行且镀有高反射的反射膜组成。由于多光束干涉的结果，对若干个很窄频率带宽的光有极高的透过率。通过调整F-P标准具的倾角，可以达到选频目的。三反射镜法：设置三个反射镜，组成两个耦合的谐振腔，满足两个谐振条件的光能够输出，只要短腔足够短，就可以得到单纵模。

5、衍射损耗：通过求解激光谐振腔的自再现模积分方程得到，在激光谐振腔内振荡的基横模是高斯光束，其光振幅和光强分布在与光轴垂直的平面上呈高斯函数形式，一直延伸到离光轴无限远处。因此，由于反射镜的有限尺寸的限制，每一次反射都会有一部分光能衍射到镜面之外，造成能量损失。这种由于衍射效应形成的光能量损失称为衍射损耗。

6、频率的漂移：一个激光器通过选模获得单频振荡后，由于内部和外界条件的变化，谐振频率仍然会在整个线型宽度内移动。这种现象叫做频率的漂移。

7、频率的稳定性包括频率稳定度与频率复现度，并解释之。

8、影响频率稳定的因素：腔长与折射率，请量化分析。

9、稳频方法：被动式稳频和主动式稳频。其中主动稳频率包括兰姆凹陷稳频、饱和吸收稳频、塞曼稳频、无源腔稳频。

10、简述光束的三种变换方法，并说明变换原因。

11、激光偏转的方法：机械偏转、电光偏转和声光偏转。

12、解释激光调制技术，并说明其各种分类。

13、激光调Q技术：用调节谐振腔的Q值以获得激光巨脉冲的技术。其原理是采用某种办法使谐振腔在泵浦开始时处于高损耗低Q值状态，这时激光振荡的阈值很高，粒子密度反转数即使积累到很高水平也不会产生振荡；当粒子密度反转数达到其峰值时，突然使腔的Q值增大，导致激光介质的增益将大大超过阈值，迅速产生振荡。这时积累在亚稳态上的粒子所具有的能量会很快转换为光子的能量，光子像雪崩一样以极高的速率增长，激光器便可输出一个峰值功率高、宽度窄的激光巨脉冲。

14、调Q技术分类：因为谐振腔的损耗包括反射损耗、吸收损耗、衍射损耗、散射损耗和透射损耗。用不同方法控制不同类型的损耗，就形成了不同的调Q技术。控制反射损耗的有机械转镜调Q技术、电光调Q技术，控制吸收损耗的有可饱和吸收染料调Q技术，控制衍射损耗的有声光调Q技术等等。

15、锁模技术：强迫激光器中振荡的各个纵模相位锁定，使各模式相干叠加以获得超短脉冲的技术。锁模技术使激光能量在时间上高度集中，可以获得飞秒量级的超短脉冲激光。