华中科技大学激光原理2002-2015历年真题

华科考研激光原理2002--2015真题

2015年（839）

一、简单

1、激光产生的必要条件？

2、激光的四种特性？选择一种说明其用途

3、谐振腔的稳区图，并写明稳定腔和非稳腔的位置

4、四能级系统速率方程和图示

二、共焦腔与一般稳定腔的对应计算

三、行波腔的均匀加宽和多普勒加宽的最大输出功率计算

四

2015激光原理（900）

一、简答题

1、△n 大于0，激光器是否能够产生自激振荡？

2、光学谐振腔的结构和作用

3、共焦腔与一般腔的等价性

4、均匀加宽与非均匀加宽的特点

5、连续激光器从开始振荡到产生稳定输出增益系数的变化情况

6、光学模式以及横模和纵模

二、三能级四能级的本质区别，以及为什么四能级更容易产生粒子数反转

三、三能级能级示意图，速率方程

四、稳定腔，非稳腔，临界腔计算判断(很简单)

五，光线传输矩阵相关的题

2014年

一.解释题

1.描述自然加宽和多普勒加宽的成因，说明他们属于什么加宽类型。(15)

2.描述一般稳定腔和对称共焦腔的等价性。(15)

3.增益饱和在连续激光器稳定输出中起什么作用？ 谱线加宽是怎样影响增益饱和特性的？(15)

4.说明三能级系统和四能级系统的本质区别，哪个系统更容易形成粒子数反转，为什么?(15)

二．解答题

1. 一个折射率为η,厚度为d 的介质放在空气中，界面是曲率半径为R 的凹面镜和平面镜。

（1）求光线从空气入射到凹面镜并被凹面镜反射的光线变换矩阵。

（2）求光线从凹面镜进入介质经平面镜反射再从凹面镜射出介质的光线变换矩阵。

（3）求光线从凹面镜进入介质再从平面镜折射出介质的光线变换矩阵。(25)

2. 圆形镜共焦腔的腔长L=1m ，（1）求纵模间隔q υ∆，横模间隔m υ∆,n υ∆. (2)若在增益阈值之上的增益线宽为60Mhz ，问腔内是否可能存在两个以上的纵模震荡，为什么？(25)

3. 虚共焦型非稳腔的腔长L=0.25m ，由凹面镜M1和凸面镜M2组成，M2的曲率半径和直径为m R 12-=,cm a 322=,若M2的尺寸不变，要求从M2单端输出，则M1的尺寸为多少；腔的往返放大率为多少。(20)

4. 某连续行波激光放大器，工作物质属于均匀加宽型，长度是L ，中心频率的小信号增益为m G ，初始光强为0I 中心频率饱和光强为s I ，腔内损耗系数为i α (m i G <<α),试证明有：

（20）s

L L m I I I I I L G 00ln -+= (提示：I dz dI G i =-α, s m I I G +=1G 构造微分方程)

2013年

一、简答：

1.说出激光器的两种泵浦方式，并分别举个例子。

2.什么是空间烧孔？并说明对激光器模式的影响。

3.试写出二能级的速率方程。并证明二能级不能产生自激震荡（设f1=f2）。

4.说出三种粒子跃迁的方式。并给出各自的特点。

5.什么是增益饱和，在激光器增益中的作用。

二、

三、就是那个三个镜的三角环形腔，周版书上的原题，求腔的稳定性。

四、激光模式的匹配。两个平凹腔，分别给出腔长和半径，先计算稳定性，再求透镜放在两腔之间什么地方以及透镜的焦距才能实现两高斯光速的匹配。

五、大信号增益。

（1）给出初始光强I0>> 饱和光强Is ，和腔长L 求输出光强；

（2）求极限光输出功率（单位输出面积的）。

2012年

题型：简答题5个，一个10分。计算4个，一个25分。

一、简答：

1，什么是兰姆凹陷，说明形成条件。

2，何为激光模式，解释横模、纵模。

3，反转粒子数密度大于零时，是否能形成稳定振荡，说明理由。

4，非均匀加宽和均匀加宽各有什么特点？

5，高斯光束有什么特点？

二、计算：

1、某谐振腔中除两反射镜外所有光学元件的矩阵元是(A B C D)（2*2矩阵），求证其稳定性条件为0

2，某腔中有两个模式，频率分别为v1，v2，且v0

2011年

一、简要回答下列问题

1.什么是对称共焦腔与一般稳定球面腔的等价性？

2.简要描述三能级和四能级系统形成反转粒子数的区别，三能级系统形

成反转粒子数为什么比四能级系统要困难，试举例三能级和四能级激

光器各一种，并说明波长。

3.简述非稳腔的优缺点，画出实共焦望远镜的几何自再现波形。

4.分析均匀加宽固体激光器的模式竞争。

二、求所示谐振腔的稳定性

三、一种三能级系统激光器，其S32=5*106 s-1, S21=0, A21=3*102 s-1, A31=3*106 s-1,

g1=g2, 腔内只存在一个谐振模，不计各种损耗：

a）求在外界泵浦情况下，该激光器的激光形成过程；

b）列出完整的速率方程；

c）稳态时，如果介质激光上下能级粒子数相等，则应为多少？

四、在一种Ar+激光器中，其产生的高斯光束束腰半径为0.41mm，束腰位置

恰好在某凸透镜前表面上，该激光器的输出功率为400W，透镜焦距为10mm，试计算Ar+激光器发射的激光经透镜聚焦后，焦点处光斑半径内的平均功率密度。（Ar+激光波长为514.5nm）

五、有一连续行波激光放大器，工作物质具有均匀加宽线型，中心频率v0处

的小信号增益系数为G m，工作物质的损耗系数为α，入射光频率为v0，其有效面积为A，求放大器的最大极限输出功率P m。

六、如何利用短腔法选取单纵模？激光工作物质是钕玻璃，其荧光线宽

ΔλF=24.0nm，折射率η=1.50，能用短腔法选单纵模吗？为什么？