最新激光原理技术与应用第三章§3.1--3-5：激光放大器与振荡器§3.1 受激跃迁产生的吸收与课件PPT.ppt 139页

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2022-04-29 14:32:22 发布

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'激光原理技术与应用第三章§3.1--3-5：激光放大器与振荡器§3.1受激跃迁产生的吸收与辐射能量交换的三个基本过程产生激光的机理与两个过程有关。 3、两个过程总和 ρ0（υ）=ρ（υ，0），是入射辐射开始时的数值（1）N1>N2热平衡状态粒子布居按玻尔兹曼分布律受激吸收过程占优α（ν）>0正吸收，ρ（ν，z）衰减（2）N1N1,则有（粒子数反转）（3）例子：He-Ne632.8nm,3390nm1152.3nm §3.3.行波激光放大器大多数激光物质→制作激光振荡器。兼作激光放大器的实际上有掺钕玻璃、掺铒石英、红宝石、氦氖混合气体、二氧化碳-氦混合气体等几种物质。1、放大与增益布鲁斯特角为什么？（1）光增益系数§3.1节中图3.1关于光通过介质时的吸收情况的分析，知道光的吸收是按指数规律进行的：对于平行光束，光密度与光强度的关系是ρ（v）辐射能量密度：单位体积内包含的辐射能量增益系数（单位长度的增益系数）（2）光放大倍数----单次渡越放大 2、峰值放大放大（倍数）依赖于频率和工作物质长度l的关系单位长度的增益系数对于频率的函数关系跟谱线轮廓因子相类似。（1）对于均匀加宽-洛仑兹轮廓峰值放大（2）非均匀加宽----热运动增宽谱线轮廓峰值放大（3）在实际工作中，都是具有热运动增宽谱线轮廓的欲提高增益，往往采用降温的办法，使变小。 3、典型的激光工作物质的值激光工作物质参数红宝石300K掺钕YAG300K掺钕玻璃300K一般激光气体Ar,Ne,Ke等气体CO2300K寿命（秒）3*10-30.2*10-30.8*10-310-82*10-3实际线宽（周/秒）3*10113*1011101310910105*1094*108101160108 4、例子：峰值获得10%，即G0=1.1所需粒子数反转多少？气体激光器固体激光器见书P86-88 §3.4再生谐振放大器·振荡阈值条件1、光强度放大与单渡越放大的关系设R1与R2分别为M1与M2镜的反射系数；T1与T2分别为M1与M2镜的透射系数。反射因子透射因子（1）单渡越放大令入射光束为平面波，单位振幅E0=1相位为（A）单渡越相位增加（B）单渡越光强放大倍数（C）单渡越振幅放大（2）再生振荡放大器（A）总振幅放大（B）总光强度或光能量、光功率放大（C）总光能量放大最大与最小值（i） (ii)依赖频率v 2、各放大最大值间的频率间距以及带宽（1）间距相应得到各放大最大值的波长当工作物质为气体时，，如果入射光恰为正入射，，与谐振腔纵模间距一致 (2)光强度放大与带宽（A）光强有效放大还是依赖于频率的（B）带宽当当因为很小上式分母相等有故光强放大带宽G=1（无腔源），设则与无源腔带宽一致如 2010.03.30 3、振荡阈值条件放大>损耗 4、再生谐振放大器的举例（1）气体氦氖放大器(平面平行镜组成)A(吸收)+R（反射）+T（透射）=1若(A)无源腔G=1情况：光强放大按频率的分布各值间的频率间距，也就是谐振腔的纵模间距输出带宽为（B）对粒子数反转的要求若单渡越峰值放大 T=400K时光谱学实测这个数值远小于管中气体粒子的密度（C）单渡越放大及光强放大依赖于频率的关系（D）再生谐振放大器输出的谱线带宽离中心频率越远，该纵模带宽越大（见上页图，书表1-3.4）（2）固体红宝石放大器棒长；折射率n=1.78。两个端面磨平抛光，不镀膜。当入射光束是垂直入射时，红宝石棒端面的反射系数为（A）无源谐振腔，这时单渡越放大G=1谱线间的间距：纵模带宽纵模间不能分辨！！！（B）有源腔单渡越峰值放大G(ν)=G0=11纵模间能分辨！！中心频率处的光强放大 §3.5激光振荡器1、激光振荡器及阈值自发发射相当于入射光上节再生谐振放大器自持振荡的阈值条件是：放大G和反馈系数R的乘积GR叫做环路增益。为什么？上面忽略了自发发射的影响。正确有：GR+A(自发发射)=1但是GR=1可以估算阈值如果考虑除反射损耗以外的其他损耗（散射、衍射及吸收，β损耗因子）故单渡越放大 2、阈值粒子数的反转密度当粒子数反转达到阈值振荡条件GR=1时，个别自发发射便会发展成为自持振荡。振荡首先在光谱线中心频率处以及附近的振荡模频率处建立起来，因为在附近的光强放大为最大。（1）阈值的其他表达式及阈值粒子数反转密度单渡越增益反射镜的反射率一般都很高，即1>R>0.9。从阈值振荡条件得：G=1/R 或者阈值粒子数反转密度光子在谐振腔中的寿命带宽内单位体积所含模数目谱线过渡频率的寿命对于自然谱线轮廓，粒子数反转阈值密度对于热运动增宽轮廓，粒子数反转阈值密度 3、谐振器的输出谱线宽度实际激光器输出实测：虽然小但物理意义重要！复杂理论推导有因起振时，以及一个无源谐振腔所产生的带宽为是在一个单模中每秒光子的数目（单模激光情况）结论： 4、激光振荡器的例举（1）气体激光器：各项参数如下：中心波长：相应的频率：谱线宽度：；寿命：激光器长度：反射镜的反射系数：光子在谐振腔中的寿命：（A）粒子数反转阈值（B）估算阈值抽运功率氦氖能级电抽运相应的频率（有效）阈值抽运功率实际阈值抽运功率实验数据：有效体积约30立方厘米，管端工作电压约为2500伏，电流约为15毫安，注入电功率为38瓦（IV）。（C）估计激光器效率（在阈值时）阈值时，腔内激光束的功率密度为共焦腔模式体积激光器输出的阈值(单模)光功率电—>激光转换效率振荡超过阈值达到最佳输出时氦氖激光器效率很低！！（D）每模光子数比10000K的非相干光源每模光子数只有0.1个强1016倍。（E）单渡越增益氦氖激光是四能级系统（饱和）单渡越增益为（F）激光输出谱线宽度无源腔的输出带宽激光器的输出谱线宽度实际上很难达到上述估计数值,为什么？（2）固体红宝石激光器棒长；折射率n=1.78中心波长（T=400K）（真空中）频率（真空中）棒端镀膜，平均反射系数谱线宽度寿命铬离子的密度光子在谐振腔中的寿命（A）粒子数反转阈值密度在带宽范围内单位体积中所含的模数目对于热运动增宽轮廓（B）阈值抽运功率抽运吸收的频率阈值抽运功率密度如果抽运灯的效率为25%，红宝石的吸收为25%，实际值应为，实验值约为。脉冲工作方式,阈值能量密度为（C）每模光子数按照很大！实测红宝石输出功率104瓦，这个功率大约分布于200个模中每模的功率每模的光子数（D）单渡越增益起振所要求的饱和单渡越增益 (E)激光输出谱线宽度观察到小数量模衰减振荡.其弛豫振荡（脉冲）的寿命远小于纵模间距！！百合狐惑阴阳毒病脉证第三本篇论述百合、狐惑、阴阳毒三种疾病的辨证与治疗。由于这三疾病的发病均与外感热病有关，某些症状亦有相似之处（或有神志方面的症状，或有热证），因此合为一篇论述。百合病——是由于热病之后，余热未尽，或情志不遂，郁而化火，导致心肺阴虚内热。其主要症状为精神恍惚不定，饮食行动失调，以及口苦，小便赤，脉微数等。狐惑病——系由湿热虫毒为患。主要症状为目赤、咽喉及前后二阴溃烂。其中咽喉部蚀烂称之为惑；前后二阴部溃烂称之为狐。阴阳毒病——是阴毒和阳毒的总称。由感染疫毒所致，主要表现为发斑、咽喉痛，属于急性热病范畴。一、百合病病因病机、脉症、治则与预后治则辨证论治 [原文]百合病者，百脉一宗，悉致其病也。意欲食复不能食，常默默，欲卧不能卧，欲行不能行，欲饮食，或有美时，或有不用闻食臭时，如寒无寒，如热无热，口苦，小便赤，诸药不能治，得药则剧吐利，如有神灵者，身形如和，其脉微数。每溺时头痛者，六十日乃愈；若溺时头不痛，淅然者，四十日愈；若溺快然，但头眩者，二十日愈。其证或未病而预见，或病四、五日而出，或病二十日或一月微见者，各随证治之。（1） [提要]本条论述百合病的病因、病机、症状及预后。词解百脉一宗——宗，归往，本源。《书﹒禹贡》：“江汉朝宗于海”。心主血脉，肺朝百脉，人体之脉同归心肺所主。本条小结病因有两方面：一为热病之后，余热未清；二为情志不遂，化火伤阴。病机：心肺阴虚内热，以致百脉不和症状分为主观症状及客观症状两类。其中主观症状表现为精神恍惚不定，饮食行动失调，包括“意欲食复不能食，常默默，欲卧不能卧，欲行不能行，欲饮食，或有美时，或有不用闻食臭时，如寒無寒，如热無热；客观症状为口苦、小便赤、脉微数。 [原文]百合病见于阴者，以阳法救之;见于阳者，以阴法救之。见阳攻阴，复发其汗，此为逆，见阴攻阳，乃复下之，此亦为逆。（9） [提要]本条论述百合病治疗原则。百合病的治疗原则是阴虚内热者宜养阴清热；若阴损及阳者宜扶助阳气。 [原文]百合病，不经吐、下、发汗，病形如初者，百合地黄汤主之。（5） [提要]本条论述百合病的正治法。病机：阴虚内热症状：同第1条治则：润养心肺，凉血清热方剂：百合地黄汤（百合、地黄、泉水煎药） [原文]百合病发汗后者，百合知母汤主之。（2） [提要]本条论述百合病误用汗法后的证治病机：误汗后，使心肺阴虚内热加重治则：养阴清热，润燥除烦方剂：百合知母汤（百合、知母、泉水煎药）。 [原文]百合病下之后者，滑石代赭汤主之。（3） [提要]本条论述百合病误下后的证治。病机：误下后阴液损伤，胃气上逆治则：清热利尿、养阴降逆方剂：滑石代赭汤（百合、滑石、代赭石、泉水煎药） [原文]百合病，吐之后者，用后方主之。（4） [提要]本条论述百合病误用吐法后的证治病机：误吐后耗伤胃阴，燥热增重治则：养阴清热、安中和胃方剂：百合鸡子汤（百合、鸡子黄、泉水煎药） [原文]百合病一月不解，变成渴者，百合洗方主之。（6）[原文]百合病渴不差者，瓜蒌牡蛎散主之。（7） [提要]以上两条论述百合病日久变口渴的证治病机：百合病日久失治，内热加重症状：除第1条症状外，又见口渴治则：养阴清热，生津止渴方剂：百合地黄汤配合百合洗方若不奏效，改用百合地黄汤配合瓜蒌牡蛎散（瓜蒌根、牡蛎） [原文]百合病变发热者，百合滑石散主之。（8） [提要]本条论述百合病变发热的证治病机：百合病经久不愈，热盛于里，外达肌表症状：发热治则：养阴清热方剂：百合滑石散（百合、滑石）二、狐惑病症状及内服方外治方 [原文]狐惑之为病，状如伤寒，默默欲眠，目不得闭，卧起不安，蚀于喉为惑，蚀于阴为狐，不欲饮食，恶闻食臭，其面目乍赤、乍黑、乍白。蚀于上部则声喝，甘草泻心汤主之。（10） [提要]本条论述狐惑病的临床表现及内服方。病因：感受湿热虫毒症状分二类：一类为目赤、咽喉及前后二阴溃烂；另一类为发热恶寒，默默欲眠，状如伤寒，目不得闭，卧起不安，不欲饮食，恶闻食臭。其中，咽喉腐蚀者称为惑，二阴腐蚀者称为狐。治则：清热解毒，化湿扶正方剂：甘草泻心汤（甘草、黄芩、人参、干姜、黄连、大枣、半夏） [原文]病者脉数，无热，微烦，默默但欲卧，汗出，初得之三、四日，目赤如鸠眼；七、八日，目四眦黒。若能食者，脓已成也，赤豆当归散主之。（13） [提要]本条论述狐惑酿脓的证治病机：狐惑病日久湿热酿脓症状：目赤如鸠眼、脉数、心烦、默默欲卧、汗出治则：利湿清热，排脓解毒方剂：赤豆当归散（赤小豆、当归、浆水服药） [原文]蝕于下部则咽乾，苦参汤洗之。（11）[原文]蝕于肛者，雄黄薰之。（12） [提要]以上两条论述狐惑病二阴蚀烂的外治法病机：湿热毒邪循经下注症状：前后二阴蚀烂治则：解毒、燥湿、杀虫方剂：前阴腐烂者宜用苦参外洗（苦参）后阴腐烂者宜用雄黄外熏（雄黄）三、阴阳毒 [原文]阳毒之为病，面赤斑斑如锦纹，咽喉痛，唾脓血。五日可治，七日不可治。升麻鳖甲汤主之。（14）[原文]阴毒之为病，面目青，身痛如被杖，咽喉痛。五日可治，七日不可治，升麻鳖甲汤去雄黄、加蜀椒主之。（15） [提要]以上两条论述阳毒与阴毒的证治病因：阳毒与阴毒均系感受疫毒之邪所致治则：清热解毒、活血排脓阳毒与阴毒的区别如下：病名阳毒阴毒病机血分热毒壅盛血分热毒壅盛，血脉凝滞症状面赤斑斑如锦文，咽喉痛，吐脓血面目青，身痛如被杖，咽喉痛治疗升麻鳖甲汤（升麻、当归、蜀椒、甘草、鳖甲、雄黄）升麻鳖甲汤去雄黄、蜀椒（升麻、当归、甘草、鳖甲）百合狐惑阴阳毒病小结变渴者——百合地黄汤配合百合洗方渴不差者——百合地黄汤配合瓜蒌牡蛎散变发热者——百合滑石散变治法发汗后——百合知母汤下之后——滑石代赭汤吐之后——百合鸡子汤救治法证治百合病正治法——百合地黄汤治则——养阴清热主症——精神恍惚不定，口苦、小便赤、脉微病机——心肺阴虚内热，以致百脉不和病因——热病之后，余热未清或情志不遂，化火伤阴蕴毒成脓——赤小豆当归散蚀于肛——雄黄外熏蚀于下部——苦参汤外洗蚀于上部——甘草泻心汤证治狐惑病症状——目赤，咽喉及二阴腐蚀病因——感受湿热虫毒阳毒——升麻鳖甲汤阴毒——升麻鳖甲汤去雄黄、蜀椒证治症状——发斑，咽喉痛病因——感受湿热虫毒阴阳毒复习思考题1.试述百合病的病因病机与辨证论治？2.百合病的变证及误治证如何辨证治疗？3.试述狐惑病的病因病机与辨证论治？4.阴毒和阳毒的病因病机各是什么？两证如何鉴别与治疗？5.名词解释：百合病、狐惑、阴毒、阳毒。'

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