随堂作业激光原理

1. 世界上第一台激光器是由美国休斯公司实验室一位从事红宝石荧光研究的年轻人_________在_________年研发的。

2. 自发辐射爱因斯坦系数与激发态E 2平均寿命τ的关系为（ ）
3.原子受激辐射的光与外来引起受激辐射的光具有相同的（ ） ①频率、②发散角、③量子状态、④偏振、⑤传播方向 A .①②③④B .①③④⑤C .①②③ D .③④⑤ 4爱因斯坦三系数之间的关系？
5. 激光具有四大特性，即_________、_________、_________、_________。

6.在体积为V 的空腔内，处在频率为附近频带d 内的模式数：_________。

7.普通光源发光的机制？
8.试写出相干长度、相干面积、相干体积的数学表达式，及物理意义。

9.黑体辐射的普朗克公式？ 10.课后题23页第6题。

一：填空：
1.为了使高斯光束获得良好聚焦，常采用的方法有_________、_________、_________。

2.光腔的损耗大致包含如下几个方面_________、_________、_________、_________。

3.任何一个共焦腔与_________等价，而任何一个满足稳定条件的球面腔_________地等价于一个共焦腔。

4.利用薄透镜对高斯光束实现自再现变换的条件_________。

5.一两块球面镜组成的直腔，腔长为L ，球面镜的曲率半径分别为R1和R2，写出其往返矩阵的表达式。

二：选择
1对称共焦腔在稳定图上的坐标为 ( )
A.（-1，-1）B .（0，0）C .（1，1） D .（0，1） 2.在方型对称情形，TEM 11对应的花样（ ）
A .
B .
C .
D .
E .
3.谐振腔的纵模共振频率为（） A .L
c q
q
ην2=B .c L q
q
ην2= C .c
L
q ην2=D .0
4.对称共焦腔基模的远场发散角为（）
A ．2L λθ
π≈
B ．42L πθλ≈
C ．2θ≈
D ．2θ≈
5. 腔长为0.5米,μ=1.5,纵模间隔为（） A.HZ 8
10
5.1⨯ B.HZ 8102⨯ C. HZ 8103⨯ D.HZ 8104⨯
6. 一平凹腔,其凹面镜的半径R 小于腔长L,它是( ) A.稳定腔B.临界腔 C. 非稳腔D.不能确定 三：计算题
1）考虑一用于氩离子激光器的稳定球面腔，波长λ＝0.5145μm ，腔长L ＝1m ，腔镜曲率半径R 1=1.5m ，R 2=4m 。

试计算光腰尺寸和位置及焦参数。

2）某高斯光束的腰斑半径光波长。

求与腰斑相距z=30cm 处的光斑及等相
位面曲率半径。

一：选择题
1.自然增宽谱线为（ ）
A.高斯线型
B.抛物线型
C.洛仑兹线型
D.双曲线型 2.多普勒增宽谱线为（ ）
A.高斯线型
B. 抛物线型
C. 洛仑兹线型
D. 双曲线型 3.自然加宽是由于（ ）引起
A. 激发态有一定的寿命
B.粒子的碰撞
C.多普勒效应
D.粒子的振动 4.属于均匀加宽的是（ ）
A.自然加宽
B. 多普勒加宽
C. 碰撞加宽
D. 晶格振动加宽 5．碰撞增宽谱线为（ C ）
A . 高斯线型
B .抛物线型
C . 洛仑兹线型
D .双曲线型
6．CO 2谱线的多普勒增宽为53MHz ，中心频率所对应的谱线函数极大值为（ ）
7．多普勒加宽发生在 （ ）介质中
A 固体
B 液体
C 气体
D 等离子体
8. 多普勒加宽宽度可表示为( )
A B
C D
9.某种谱线加宽的特点是：每个发光原子都以整个线型发射，不能将线性函数上的某一特定频率和某些特定原子联系起来。

或者说，每一个发光原子对光谱线内任意频率都有贡献。

则该种加宽是（）
A.均匀加宽
B. 非均匀多普勒加宽
C.多普勒加宽
D. 晶格缺陷加宽
二：简述题：
1.激光谱线加宽分为均匀加宽和非均匀加宽，简述这两种加宽的产生机理、谱线的基本线型。

三：计算题
2.氦氖激光器中Ne20能级2S2-2P4的谱线为1.1523μm。

这条谱线的自发辐射几率A为6.54×106s-1秒, 放电管气压P≈260帕，碰撞系数α≈700KHz/帕，激光温度T = 400K， M =112。

试求:（1）均匀线宽ΔνH；（2）多普勒线宽ΔνD；（3）分析在气体激光器中, 哪种线宽占优势。

答：如果引起加宽的物理因数对每一个原子都是等同的，则这种加宽称为均匀加宽。

自然加宽、碰撞加宽及晶格振动加宽均属均匀加宽类型。

非均匀加宽是原子体系中每一个原子只对谱线内与它的表观中心频率相应的部分有贡献。

多普勒加宽和固
表示在时间内由于自发跃迁引起的由向跃迁的原子数。

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