激光原理及应用考试卷
不得不看的激光原理试题考试必备
激光原理复习题(页码是按第五版书标注的，黄色底纹的页码是按第六版书标注的)填空 6424''⨯= 简答 6636''⨯= 计算 121527'''+= 论述 11313''⨯=1.什么是光波模式和光子态？什么是相格？Page5答：光波模式(page5):在一个有边界条件限制的空间V 内，只能存在一系列独立的具有特定波矢k 的平面单色驻波。
这种能够存在于腔内的驻波（以某一波矢k 为标志）称为光波模式。
光子态(page6):光子在由坐标与动量所支撑的相空间中所处的状态,在相空间中，光子的状态对应于一个相格。
相格(page6):在三维运动情况下，测不准关系为3x y z x y z P P P h ∆∆∆∆∆∆≈，故在六位相空间中，一个光子态对应（或占有）的相空间体积元为3x y zx y z P P P h ∆∆∆∆∆∆≈，上述相空间体积元称为相格。
2.如何理解光的相干性？何谓相干时间、相干长度、相干面积和相干体积？Page7答：光的相干性(page7):在不同的空间点上、在不同的时刻的光波场的某些特性的相关性。
相干时间(page7)：光沿传播方向通过相干长度c L 所需的时间，称为相干时间。
相干长度：相干光能产生干涉效应的最大光程差，等于光源发出的光波的波列长度。
?相干面积：相干体积(page7)：如果在空间体积c V 内各点的光波场都具有明显的相干性，则c V 称为相干体积。
3.何谓光子简并度，有几种相同的含义？激光源的光子简并度与它的相干性什么联系？Page9 答：光子简并度(page9)：处于同一光子态的光子数称为光子简并度。
光子简并度有以下几种相同含义(page9)：同态光子数、同一模式内的光子数、处于相干体积内的光子数、处于同一相格内的光子数。
联系：激光源的光子简并度决定着激光的相干性，光子简并度越高，激光源的相干性越好。
激光原理与应用答案(陈家壁主编)
思考练习题11． 试计算连续功率均为1W 的两光源，分别发射λ＝0.5000μm ，ν=3000MHz 的光，每秒从上能级跃迁到下能级的粒子数各为多少？答：粒子数分别为：188346341105138.21031063.6105.01063.61⨯=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯==---λνc h q n 239342100277.51031063.61⨯=⨯⨯⨯==-νh q n2．热平衡时，原子能级E 2的数密度为n 2，下能级E 1的数密度为n 1，设21g g =，求：(1)当原子跃迁时相应频率为ν＝3000MHz ，T ＝300K 时n 2/n 1为若干。
(2)若原子跃迁时发光波长λ＝1μ，n 2/n 1＝0.1时，则温度T 为多高？答：（1）(//m n E E m m kTn n n g e n g --=）则有：1]3001038.11031063.6exp[2393412≈⨯⨯⨯⨯⨯-==---kT h e n n ν（2）K T Te n n kT h 3623834121026.61.0]1011038.11031063.6exp[⨯=⇒=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-==----ν3．已知氢原子第一激发态(E 2)与基态(E 1)之间能量差为1.64×l0－18J ，设火焰(T ＝2700K)中含有1020个氢原子。
设原子按玻尔兹曼分布，且4g 1＝g 2。
求：(1)能级E 2上的原子数n 2为多少？(2)设火焰中每秒发射的光子数为l08 n 2，求光的功率为多少瓦？答：（1）1923181221121011.3]27001038.11064.1exp[4----⨯=⨯⨯⨯-⨯=⇒=⋅⋅n n e g n g n kTh ν且202110=+n n 可求出312≈n（2）功率＝W 918810084.51064.13110--⨯=⨯⨯⨯4．(1)普通光源发射λ＝0.6000μm 波长时，如受激辐射与自发辐射光功率体密度之比q q 激自1=2000，求此时单色能量密度νρ为若干？(2)在He —Ne 激光器中若34/100.5m s J ⋅⨯=-νρ，λ为0.6328μm ，设μ＝1，求q q 激自为若干？ 答：（1）3173436333/10857.31063.68)106.0(2000188m s J h h c q q ⋅⨯=⇒⨯⨯⨯=⇒=---ννννρρπρπλρνπ＝自激（2）943436333106.71051063.68)106328.0(88⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==---πρπλρνπννh h c q q ＝自激5．在红宝石Q 调制激光器中，有可能将全部Cr 3＋(铬离子)激发到激光上能级并产生巨脉冲。
激光原理及应用试卷
激光原理及应⽤试卷激光原理及应⽤考试时间:第 18 周星期五 ( 2007年1 ⽉ 5⽇)⼀单项选择（30分）1．⾃发辐射爱因斯坦系数与激发态E2平均寿命τ的关系为（B ）2．爱因斯坦系数A21和B21之间的关系为（C ）3．⾃然增宽谱线为（ C ）（A）⾼斯线型（B）抛物线型（C）洛仑兹线型（D）双曲线型4．对称共焦腔在稳定图上的坐标为（B ）（A）（-1，-1）（B）（0，0）（C）（1，1）（D）（0，1）5．阈值条件是形成激光的（ C ）（A）充分条件（B）必要条件（C）充分必要条件（D）不确定6．谐振腔的纵模间隔为（B ）7．对称共焦腔基模的远场发散⾓为（C ）8．谐振腔的品质因数Q衡量腔的（C ）（A）质量优劣（B）稳定性（C）储存信号的能⼒（D）抗⼲扰性9．锁模激光器通常可获得（ A ）量级短脉冲10．YAG激光器是典型的（ C ）系统（A）⼆能级（B）三能级（C）四能级（D）多能级⼆填空（20分）1.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分)2 .光⼦简并度指光⼦处于、、、。
（4分）3．激光器的基本结构包括三部分，即、和。
（3分）4．影响腔内电磁场能量分布的因素有、、。
（3分）和。
（4分）三、计算题（42分）1．（8分）求He-Ne激光的阈值反转粒⼦数密度。
已知＝6328?，1/f( )＝109Hz，＝1，设总损耗率为，相当于每⼀反射镜的等效反射率R＝l－L＝98.33％，＝10—7s，腔长L＝0.1m。
2．（12分）稳定双凹球⾯腔腔长L＝1m,两个反射镜的曲率半径⼤⼩分别为R1＝1.5m,R＝3m求它的等价共焦腔腔长，并画出它的位置。
23．（12分）从镜⾯上的光斑⼤⼩来分析，当它超过镜⼦的线度时，这样的横模就不可能存在。
试估算在L＝30cm, 2a=0.2cm 的He-Ne激光⽅形镜共焦腔中所可能出现的最⾼阶横模的阶次是多⼤？4．4．（10分）某⾼斯光束的腰斑半径光波长。
电子电路的激光技术与应用考核试卷
D.红宝石激光器
8.激光二极管的优点不包括：( )
A.寿命长
B.效率高
C.体积小
D.价格昂贵
9.在激光雷达系统中，激光的主要作用是：( )
A.传输信号
B.探测目标
C.放大信号
D.产生干扰
10.下列哪种激光器的工作介质是固体：( )
A. CO2激光器
B. He-Ne激光器
C. Nd:YAG激光器
3.激光焊接的适用材料包括：（）
A.钢铁
B.铝合金
C.不锈钢
D.玻璃
4.激光切割的优点有：（）
A.切割速度快
B.切割精度高
C.热影响区小
D.可以切割多种材料
5.以下哪些是激光雷达系统的应用领域：（）
A.军事侦查
B.航空航天
C.气象监测
D.城市规划
6.激光全息技术的应用包括：（）
A.防伪标识
B.艺术创作
D.氩离子激光器
11.激光全息技术中，全息图记录的是激光波的：( )
A.频率
B.振幅
C.相位
D.速度
12.下列哪种现象是激光诱导的：( )
A.光电效应
B.热效应
C.磁效应
D.化学反应
13.激光切割中，切割速度与下列哪个因素无关：( )
A.材料厚度
B.激光功率
C.激光波长
D.切割路径
14.下列哪种激光器属于半导体激光器：( )
4.激光全息技术可以完全复制物体的三维形态。（）
5.激光二极管的光输出功率越大，其寿命越短。（）
6.激光雷达系统只能用于军事领域。（）
7.激光切割只能切割金属材料。（）
8.激光焊接过程中，功率越高，焊接速度越快。（）
激光原理与技术期末考试卷（2007-09）
激光原理与技术期末考试卷（2007-09）1．基本概念题(选做5小题，每小题5分)[25]1.1 激光器一般包括哪三个基本单元？各单元的主要作用是什么？1.2 试辨析激光振荡器、激光放大器和激光器的区别1.3 激光器的主要泵浦方式有哪些？各举一典型激光器实例。
1.4 激光具有哪些基本特性？试举3个应用实例，并说明各自应用了激光的哪方面特性。
1.5 何谓烧孔效应？何谓兰姆凹陷？1.6 何谓有源腔和无源腔？如何理解激光线宽极限和频率牵引效应？1.7 在粒子反转数密度Δn大于0时，在激光腔中一定能产生自激振荡吗?为什么？2. 综合思考题(选做2小题，每小题15分)[30]2.1何谓介质的吸收截面？现有红宝石样品一块，试设计一实验方案测量该样品的吸收截面，列出实验所需的设备和元器件。
2.2 选模复合腔如图所示，M1、M2、M3为全反镜，M4为部分反射镜。
(1)试分析其选模原理和条件；(2)如腔内增益介质振荡线宽为νosc, 为了获得单纵模输出，l1、l2应如何选择？2.3 (1) 三能级系统和四能级系统的主要区别是什么？简要说明它们在实现粒子数反转过程中的特点；(2)试列出二能级系统的速率方程组（设能级简并度f1=f2）。
(3)分析二能级系统能否实现粒子数反转。
3. 计算题(选做3小题，每小题15分)[45]3.1 What would be the output intensity of a helium-neonlaser operating at 632.8 nm if ithas a small-signal gain of 0.15/m? The laser has two mirrors of reflectivity 99.99% and 98%, a gain-medium length of 0.2 m, and essentially no scattering losses.3.2 A Nd:YVO4 laser operating in a pulsed mode at 1.06 μm is placed in a cavity with mirrors of 95% at each end of the laser. The scattering losses are determined to be 0.4% per pass. If the laser produces output pulses of 200-μs duration in a beam of diameter 6 mm and if the small-signal gain is measured to be 20% per pass, what would be the energy of the pulses emerging from the laser?3.3 Nd3+ ions are doped into YAG at a 1% atomic concentration, which corresponds toadensity of Nd atoms of 1.38×1026 per cubic meter in the laser rod. If all of these atoms were instantly pumped to the upper laser level and then began to radiate, what would be the radiated energy per cubic meter and the average power per cubic meter radiated from this material at the emission wavelength of 1.06 μm? if the power radiated from one cubic centimeter could be concentrated into a spot 1 mm in diameter, what would be the intensity(power/m)3.4 长度为10 cm的红宝石棒置于长度为22 cm的光谐振腔中，红宝石694.3 nm谱线的自发辐射寿命τs≈4ms,均匀加宽线宽为2×105 MHz,，光腔单程损耗δ=0.2。
激光原理试题
《激光原理及应用》期末试题（A卷答案）一、简答题1.激光器的基本结构包括三个部分，简述这三个部分答：激光工作物质、激励能源（泵浦）和光学谐振腔；2.物质的粒子跃迁分辐射跃迁和非辐射跃迁，简述这两种跃迁的区别。
答：粒子能级之间的跃迁为辐射跃迁，辐射跃迁必须满足跃迁定则；非辐射跃迁表示在不同的能级之间跃迁时并不伴随光子的发射或吸收，而是把多余的能量传给了别的原子或吸收别的原子传给他的能量。
3.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。
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。
多普勒加宽和固体晶格缺陷属于非均匀加宽。
4.简述均匀加宽的模式竞争答：在均匀加宽的激光器中，开始时几个满足阈值条件的纵模在振荡过程中相互竞争，结果总是靠近中心频率的一个纵模获胜，形成稳定的振荡，其他的纵模都被抑制而熄灭。
这种情况叫模式竞争。
5.工业上的激光器主要有哪些应用？为什么要用激光器？答：焊接、切割、打孔、表面处理等等。
工业上应用激光器主要将激光做热源，利用激光的方向性好，能量集中的特点。
6.说出三种气体激光器的名称，并指出每一种激光器发出典型光的波长和颜色。
答：He-Ne激光器，632.8nm（红光），Ar+激光器，514.5nm（绿光），CO2激光器，10.6μm（红外）7.全息照相是利用激光的什么特性的照相方法？全息照相与普通照相相比有什么特点？答：全息照相是利用激光的相干特性的。
全息照片是三维成像，记录的是物体的相位。
二、证明题：（每题6分，共18分）1.证明：由黑体辐射普朗克公式33811hKThceννπνρ=-导出爱因斯坦基本关系式：3213218A hn h B cνπνν==三、计算题1．由两个凹面镜组成的球面腔，如图。
《激光原理与技术》题集
《激光原理与技术》题集一、选择题（每题2分，共20分）1.激光的英文名称是：A. Light Amplification by Stimulated Emission ofRadiationB. Linear Accelerator BeamC. Large Area Beam EmitterD. Low Amplitude Beam2.下列哪项不是激光器的基本组成部分？A. 激光工作物质B. 激励源C. 光学谐振腔D. 光学滤镜3.激光产生的三个基本条件不包括：A. 实现粒子数反转B. 存在光学谐振腔C. 满足阈值条件D. 有强大的磁场4.在激光技术中，调Q技术主要用于：A. 提高激光功率B. 压缩激光脉宽C. 扩大激光光斑D. 改变激光颜色5.下列哪种激光器不属于气体激光器？A. He-Ne激光器B. CO2激光器C. Nd:YAG激光器D. Ar离子激光器6.激光器的阈值条件是指：A. 激光工作物质开始发光的最低能量B. 激光工作物质达到最大发光强度的能量C. 激光工作物质开始产生激光的最低泵浦功率D. 激光工作物质温度达到熔点的能量7.激光测距主要利用了激光的哪一特性？A. 单色性好B. 方向性强C. 亮度高D. 相干性好8.在激光加工中，激光切割主要利用激光的：A. 热效应B. 光电效应C. 磁效应D. 化学效应9.激光通信相比于微波通信的优势是：A. 传输距离更远B. 传输速度更快C. 抗干扰能力更强D. 所有以上选项10.全息照相技术主要利用了激光的：A. 高能量特性B. 相干性好的特性C. 方向性好的特性D. 单色性好的特性二、填空题（每题2分，共20分）1.激光器的核心部件是______，它决定了激光器的输出波长。
2.在激光产生过程中，实现粒子数反转是通过______手段来实现的。
3.激光器的输出光束质量通常由______来描述。
4.激光脉冲的持续时间越短，其峰值功率就______。
激光原理及应用试卷.
激光原理及应用试卷班级姓名成绩一、填空题（1.5×20=30分）1.光与物质的相互作用有三种不同基本过程，即，及A21称为：B21称为：B12称为：自发辐射的平均寿命τ与A21关系为2.引起谱线增宽的原因主要有三种，即。
它们的线型函数有两种，分别是。
3.光的一个基本性质是具有。
一方面光是电磁波，具有波动性质，有一定的和。
另一方面光是光子流，是具有一定和的物质粒子流。
4．产生激光必须具备的三个条件：，，二、问答题（5×6=30分）1.简要叙述激光器稳定出光的过程。
2.三种谱线增宽形式中哪些是均匀增宽？哪些是非均匀增宽，为什么？3.详细说明对称共焦腔中高斯光束的特点，并图示4.叙述用兰姆凹陷稳频的工作原理。
三、 分析题（40分）1. （10’）如图所示为的1E 和0E （基态）分别为激光上下能级，0n 和1n 分别为上下能级的粒子数密度，谐振腔中传播的单色光能密度为ρ（假设其线宽比介质的线型函数)(v f 的线宽窄得多）。
图中过程①为泵浦速率为R 0的抽运过程，②为自发辐射过程，③和④分别为受激辐射和受激吸收过程,自发辐射系数、受激辐射系数和受激吸收系数分别为A 10、B 10、B 01。
试写出1E 能级在单位时间内粒子数密度的增加量，并说明表达式中每一项的物理意义2. （15分）一染料激光器输出激光的波长为0.63μm ，采用平凹腔，凹面镜的曲率半径为2m ，腔长为1m ，（1）求出它所产生的高斯光束的光腰大小和位置，共焦参数f 以及发散角θ。
（2）如果使用焦距为5cm 的凸透镜聚焦，入射光腰到透镜的距离为1.50m 。
问：离透镜1.0m 处的出射光斑半径为多少？3.（15’）设有三束频率分别为0ν、νν∆+0和νν∆-0、光强为I 0、I 1和I 2的强光沿相同方1E 0E向或相反方向（如图）通过中心频率为0ν的非均匀加宽增益介质（I 0>I 1> I 2）。
试分别分析下列两种情况下反转粒子数按速度z υ的分布，并画出相应的分布曲线，要求在图中标出烧孔位置及烧孔深度。
激光技术与仪器应用考核试卷
2.激光切割中，焦点位置的变化会影响切割的_______和_______。
3.激光焊接中，激光功率与焊接速度的匹配关系称为_______。
4.激光打标机中，常使用的激光器类型是_______激光器。
5.激光雷达系统的主要组成部分是_______、_______和信号处理器。
A.激光切割
B.激光焊接
C.激光打标
D.激光微加工
14.激光在工业领域的应用不包括：( )
A.材料加工
B.质量检测
C.自动化控制
D.电力供应
15.下列哪种激光器属于气体激光器？( )
A. CO2激光器
B. Nd:YAG激光器
C.半导体激光器
Dห้องสมุดไป่ตู้光纤激光器
16.激光加工中，以下哪种情况可能导致加工效果不佳？( )
10. A
11. D
12. D
13. D
14. A
15. A
16. D
17. A
18. C
19. D
20. B
二、多选题
1. ABCD
2. ABCD
3. ABC
4. ABC
5. ABC
6. ABCD
7. ABCD
8. ABCD
9. ABCD
10. ABC
11. ABC
12. ABC
13. ABCD
14. ABC
D.气体激光器
8.影响激光加工速度的因素有：( )
A.激光功率
B.加工材料
C.激光束的模式
D.机床的进给速度
9.以下哪些是激光测距技术的应用？( )
A.地形测绘
激光原理及应用陈鹤鸣答案
激光原理及应用陈鹤鸣答案1、4．列车员说火车8点42分到站，8点42分指的是时间间隔．[判断题] *对错(正确答案)2、59．1911年，卢瑟福在α粒子散射实验的基础上，提出了原子核式结构模型。
下列关于这个模型的说法中正确的是（）[单选题] *A．原子核位于原子的中心(正确答案)B．电子静止在原子核周围C．原子核带负电D．原子核占据了原子内大部分空3、2．运动员将足球踢出，球在空中飞行是因为球受到一个向前的推力．[判断题] *对错(正确答案)4、53．下列实例中不能用光的直线传播解释的是（）[单选题] *A．水中倒影(正确答案)B．手影的形成C．日食和月食D．小孔成像5、其原因错误的是（）*A.使用的用电器总功率过大B.电路中有断路(正确答案)C.开关接触不良(正确答案)D.电路的总电阻过大(正确答案)6、关于家庭电路和安全用电，下列说法正确的是（）[单选题]A．我国家庭电路电压为380VB．发生短路会导致家庭电路中总电流过大(正确答案)C．用湿布擦正在发光的台灯D．在未断开电源开关的情况下更换灯泡7、验电器是实验室里常常用验电器来检验物体是否带电。
用带正电的玻璃棒接触验电器的金属球，可以发现验电器原来闭合的两片金属箔张开一定的角度，如图61所示。
以下判断中正确的是（）[单选题]A．金属球带正电，金箔片都带负电，它们因排斥而张开B．金属球带正电，金箔片都带正电，它们因排斥而张开(正确答案)C．金属球带负电，金箔片都带正电，它们因吸引而张开D．金属球带负电，金箔片都带负电，它们因吸引而张开8、54．如图所示，2019年4月10日人类首张黑洞照片的问世，除了帮助我们直接确认了黑洞的存在外，还证实了爱因斯坦广义相对论的正确性。
下列关于宇宙的描述中，不正确的是（）[单选题] *A．地球是太阳系内的一颗行星B．太阳和太阳系最终会走向“死亡”C．宇宙处于普遍的膨胀之中D．太阳是宇宙的中心(正确答案)9、考虑空气阻力，在空气中竖直向上抛出的小球，上升时受到的合力大于下降时受到的合力[判断题] *对(正确答案)错答案解析：上升时合力等于重力加上空气阻力，下降时合力等于重力减去空气阻力10、在图65的四种情境中，人对物体做功的是（）[单选题]A.提着桶在水平地面上匀速前进B.举着杠铃保持杠铃静止C.用力搬石头但没有搬动D.推着小车前进(正确答案)11、23．三个质量相等的实心球，分别由铝、铁、铜制成，分别放在三个大小相同的空水杯中，再向三个空水杯中倒满水（物体都能浸没，水没有溢出，ρ铝＜ρ铁＜ρ铜），则倒入水的质量最多的是（）[单选题] *A．铝球B．铁球C．铜球(正确答案)D．无法判断12、司机驾车时必须系安全带，这是为了防止向前加速时惯性带来的危害[判断题] *对错(正确答案)答案解析：防止刹车时惯性带来的危害13、关于物质的密度,下列说法正确的是（）[单选题] *A. 一罐氧气用掉部分后,罐内氧气的质量变小,密度不变B. 一只气球受热膨胀后,球内气体的质量不变,密度变大C. 一支粉笔用掉部分后,它的体积变小,密度变小D. 一块冰熔化成水后,它的体积变小,密度变大(正确答案)14、能量在转化过程中是守恒的，所以能源是“取之不尽，用之不竭”的[判断题] *对错(正确答案)答案解析：能量在转化和转移的过程中是有方向的，所以需要节能15、如图59所示，“蛟龙号”载人深潜器是我国首台自主设计、研制的作业型深海载人潜水器，设计最大下潜深度为级，是目前世界上下潜最深的作业型载人潜水器。
激光的原理与应用考题
激光的原理与应用考题一、激光的原理激光是一种特殊的光, 具有单色性、相干性、直接性和高亮度等特点。
它的产生基于激光器的工作原理。
1.如何产生激光？–受激发射：通过外界能量的输入，使得激光介质中的原子或分子跃迁到高能级，然后通过受激辐射从高能级跃迁到低能级，产生光子。
这些光子会引发其他原子或分子的受激辐射，形成连锁反应，最终形成一系列具有相同频率和相干性质的激光光子。
2.激光器的工作原理：–激光介质：使用可受激发射的材料作为储存器。
如固体激光器使用由稀土离子掺杂的晶体作为激光介质，半导体激光器使用半导体材料。
–泵浦源：提供能量以激发激光介质中的原子或分子。
–光学谐振器：包含两个镜子，一个透射镜和一个输出镜。
透射镜使泵浦光进入激光介质，输出镜反射激光光子，从而形成激光光束。
3.激光特性：–单色性：激光是单一频率的光，具有非常窄的频谱线宽。
–相干性：激光是相干光，具有相同相位的光波叠加效应。
–直纹性：激光光束的传播路径很直，光束不会明显发散，可以进行长距离传输。
–高亮度：激光光束具有高亮度，能够产生强烈的光亮。
二、激光的应用激光由于其特殊的光学特性，在许多领域都有广泛的应用。
1.激光切割与焊接：–利用激光的高能量密度和高聚焦度特点，可以将激光用于金属材料的切割。
激光切割具有高精度、速度快、变形小等优点。
–同样地，激光焊接也因其高聚焦度和高能量密度被广泛应用于金属材料的连接和修复工作。
2.激光医学应用：–激光在医学领域具有广泛的应用。
例如，激光可以用于激光手术，通过高能量的激光束进行切割、烧灼或凝固。
–激光也可以用于皮肤美容，通过激光技术可以去除色素沉着、痣、血管病变等。
3.激光测量与检测：–激光测距仪、激光速度仪等激光测量设备利用激光的高度相干性和直纹性进行精确的测量工作。
它们在建筑、工程测量、地质勘探等领域有广泛应用。
–激光雷达则利用激光的束聚性进行遥感测量，广泛应用于气象、地理信息系统等空间观测领域。
激光原理考试题
4、本公司采用的二氧化碳激光器的激励方式是（）。
A、射频激励B、光激励C、热激励D、化学激励
5、二氧化碳激光器属于什么类型的激光器？
A、气体激光器B、光纤激光器C、半导体激光器D、固体激光器
6、二氧化碳激光器是（）激光器。
A、原子B、离子C、中子D、分子
7、板条式激光器的放电面积每平方厘米功率输出（）。
姓名：分数：
激光基础考试题
一、选择题（每题7分，共70分）
1、二氧化碳激光器的波长为（）。
A、335nm B、810nmC、1064nm D10.6um
2、激光器的基本结构由工作物质、泵浦源和（）三部分构成。
A、反射镜B、窗口镜C、电极D、光学谐振腔
3、二氧化碳激光器的常用混合气体成分是由（ ）、氦气、氙气、氮气组成。
10、二氧化碳激光器的光学谐振腔由全发射镜和（）组成。
A、电路板B、输出反ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ镜C、二氧化碳D、电极
二、填空题（每题5分，共10分）
1、可见光的波长范围是（）。
2、所有的光都是离子、原子、分子（）所造成的。
三、简答题（20分）
简述二氧化碳激光器的应用及其优点。
A、35-40W B、1.5-2W C、5-10W D、100-105W
8、二氧化碳分子从高能级向低能级跃迁时会（）。
A、吸收能量B、放出能量C、能量不变D、放出再吸收能量
9、二氧化碳激光器除了有二氧化碳以外，还有氮气、氦气等气体作为辅助气体，辅助气体的作用是（）。
A、节省电量B提高功率C、减少能量密度D、保护激光器不受损坏
《激光原理及应用》习题参考答案仅供大家学习参考用
《激光原理及应用》习题参考答案思考练习题11.解答：设每秒从上能级跃迁到下能级的粒子数为n 。
单个光子的能量：λνε/hc h == 连续功率：εn p =则，ε/p n =a. 对发射m μλ5000.0=的光： )(10514.2100.31063.6105000.01188346个⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==--hc p n λ b. 对发射MHz 3000＝ν的光)(10028.51030001063.6123634个⨯=⨯⨯⨯==-νh p n 2.解答：νh E E =-12……………………………………………………………………..(a)TE E en nκ1212--=……………………………………………………………………….(b)λν/c =…………………………………………………………………………….(c) （1）由（a ），（b ）式可得：112==-T h e n n κν（2）由（a ），（b ）,(c)式可得： )(1026.6ln312K n n hcT ⨯=-=κλ3.解答：（1） 由玻耳兹曼定律可得TE E e g n g n κ121122//--=，且214g g =，202110=+n n 代入上式可得：≈2n 30（个）（2）)(10028.5)(1091228W E E n p -⨯=-= 4.解答：(1) 由教材（1-43）式可得317336343/10860.3/)106000.0(1063.68200018q m s J m s J h q ⋅⋅=⋅⋅⋅⋅⋅⋅=⋅=---πλπρν自激 （2）9344363107.5921063.68100.5)106328.0(8q ⋅=⋅⋅⋅⋅⋅==---ππρλνh q 自激5.解答：（1）红宝石半径cm r 4.0=，长cm L 8=，铬离子浓度318102-⋅=cm ρ，发射波长m 6106943.0-⋅=λ，巨脉冲宽度ns T 10=∆则输出最大能量)(304.2)(106943.0100.31063.684.0102)(68342182J J hcL r E =⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅==--πλπρ 脉冲的平均功率： )(10304.2)(1010304.2/89W W T E p ⋅=⋅=∆=- （2）自发辐射功率)(10304.2)(10106943.0)84.0102(100.31063.6)(22621883422W W L r hc hcN Q ⋅=⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅==---πλτπρλτ＝自6.解答：由λν/c =，λλνd cd 2=及λρνρλd d v =可得1185-==kThcehcd d λνλλπλνρρ7.解答： 由0)(=ννρd d 可得： 31=-kTh kTh m m mee kTh υυυ；令x kTh m=υ，则)1(3-=x x e xe ；解得：82.2=x 因此：1182.2--=kh T m ν 同样可求得：96.4=kThcm λ 故c m m 568.0=λν8解答：)]4(2[)(11)](4[114)(04042)(4202000πτνππτπτπτνννπττννπτνπτνννπτ--==+=-+=∞-∞∞-=-∞⎰⎰⎰arctg A x arctg A dxx A d A d f xN 令又04πτν数量级在810，所以2~)4(0ππτν--arctg ,代入上式得：τ/1=A9解答：由教材的（1-26）式可得：t A e n t n 21202)(-=，令en t n 1)(202=，则 21211,1A A ==ττ 10解答：相对论四维波矢量为：),(cik k ωμ = 对沿x 方向的特殊洛伦兹变换,有).(,,),(1'3'32'221'1k k k k k c k k υωγωωυγ-===-= (1)其中2211c υγ-=假设波矢量k 与x 轴的夹角为θ，'k 与x 轴的夹角为'θ，有'''11cos ,cos θωθωck ck == (2)代入（1）式可得)cos 1('θνωγωc-= (3)若'∑为光源的静止参考系，则0'ωω=。
激光原理及应用测试题
激光技术及原理测试题
姓名：
学号：
一、填空题
1、激光产生的条件是：、、
2、激光的特点主要有：、、、
可以归结为
3、激光谐振的稳定条件：
4、稳频的方法：
二、名词解释
1、模式竞争
2、频率迁移效应
3、兰姆凹陷
4、自再现模
5、品质因数
三、简答题
1、简述激光器的工作过程
2、简述自发辐射、受激辐射和受激跃迁的特点
3、简述二能级系统为何不能产生激光，以及四能级系统的阈值为何比三能级系统的低
4、简述基模高斯光束的基本性质
5、简述光学谐振腔的作用
6、简述声光调Q的原理过程
四、分析题
1、试分别从粒子角度和光强角度建立激光产生的阈值条件
2、试建立并讨论三能级系统速率方程
五、计算题
求图中谐振腔的往返传输矩阵，并求出G参数及腔内任意位置基模光斑表达式。
若R1=100，R2=150，d1=150，d2=220，f=180，试判断谐振腔的稳定性。
单位（mm）。
激光能激光原理考试卷模拟考试题.docx
《激光原理》考试时间：120分钟 考试总分：100分题号 一 二 三 四 五 总分 分数遵守考场纪律，维护知识尊严，杜绝违纪行为，确保考试结果公正。
1、世界上第一台激光器——红宝石激光器的波长为694.3nm 。
其频率为（）（ ）A.474THzB.300THzC.432THz2、下列说法错误的是（）：（ ）A.微观粒子的坐标和动量不能同时准确测定B.光子的某一运动状态只能定域在一个相格中，但不能确定它在相格内部的对应位置C.微观粒子在相空间对应着一个点3、为了增大光源的空间相干性，下列说法错误的是（）：（ ） A.缩小光源线度 B.采用光学滤波来减小频带宽度C.靠近光源4、相干光强取决于（）：（ ） A.所有光子的数目B.同一模式内光子的数目C.以上说法都不对 姓名：________________ 班级：________________ 学号：________________--------------------密----------------------------------封 ----------------------------------------------线-------------------------5、中国第一台激光器——红宝石激光器于1961年被发明制造出来。
其波长为（）（）A.632.8nmB.694.3nmC.650nm6、光子的某一运动状态只能定域在一个相格中，这说明了（）（）A.光子运动的连续性B.光子运动的不连续性C.以上说法都不对7、谁提出的理论奠定了激光的理论基础（）？（）A.汤斯B.肖洛C.爱因斯坦D.梅曼8、氢原子3p态的简并度为（）？（）A.2B.10C.69、原子最低的能量状态叫（）？（）A.激发态B.基态C.亚稳态10、热平衡状态下粒子数的正常分布为（）：（）A.处于低能级上的粒子数总是等于高能级上的粒子数B.处于低能级上的粒子数总是少于高能级上的粒子数C.处于低能级上的粒子数总是多于高能级上的粒子数11、下列哪个物理量不仅与原子的性质有关，还与场的性质有关（）？（）A.自发跃迁几率B.受激吸收跃迁几率C.受激辐射跃迁爱因斯坦系数12、下列哪个物理量只与原子的性质有关（）？（）A.受激辐射跃迁几率B.自发跃迁几率C.受激吸收跃迁几率13、对热辐射实验现象的研究导致了（）？（）A.德布罗意的物质波假说B.爱因斯坦的光电效应C.普朗克的辐射的量子论14、以下关于黑体辐射正确的说法是（）：（）A.辐射的能量是连续的B.黑体一定是黑色的C.辐射能量以hν为单位15、热平衡状态下各能级粒子数服从（）：（）A.A、高斯分布B.B、玻尔兹曼分布C.C、正弦分布D.D、余弦分布16、以下说法正确的是（）：（）A.受激辐射光和自发辐射光都是相干的B.受激辐射光和自发辐射光都是非相干的C.受激辐射光是非相干的，自发辐射光是相干的D.受激辐射光是相干的，自发辐射光是非相干的17、激光的最初的中文名为“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译，1964年按照我国著名科学家钱学森的建议将“光受激发射”改称“激光”。
激光原理真题
2000年 一． 简答题（20）1. 写出光与物质相互作用的爱因斯坦关系式，说明其物理意义。
2. 由爱因斯坦关系式出发，阐述激光产生的物理思想。
二．（30分）通常用单色性好，方向性好，相干性好，瞬时性好（能产生超短脉冲）以及亮度高来概括激光的特性，请逐一表述其内涵，并说明为什么？三．（15分） 1.画出32TLM .模厄米高斯光束和23TLM .拉盖尔高斯光束的横截面光斑花样图，并说明为什么？2．无源光腔的共振频率为g W ，在该腔中插入增益介质（中心频率为0g W W >）后，共振频率变为1W ，在插入某吸收介质（中心频率仍为0g W W >）后，共振频率变为2W ，试对0W 、g W 、1W 、2W 的高低排序，并说明为什么？3.大多数实际应用中要求单横模运转的激光器，试述单横模实现的方法，为什么？四．（18分）1.双凹共轴球面镜光腔的腔镜曲率半径分别为1R 、2R ，腔长为L ，以腔长L 为横轴，自行设定1R 、2R ，标明L 取值在哪些区域上时才构成高斯腔，然后在12g g 图上标明相应区域的位置。
2. 画出12g g 腔图上（-1，-1）、（1，0.5）、（-1，-0.5）、（-2，-0.2）各点对应的腔型图。
3.在12g g 腔图上，连接（-1，-1）和（1,1）得一直线对应一系列腔型，试用12mng V g g 图形描述这些腔型共振频率的变化规律。
五．（17）如图所示的能级系统，能级1,2的泵浦速率分别为1R 、2R ；寿命分别为1τ、 2τ；能级简并度分别为1g 、2g ；且20τ，受激跃迁在能级1,2之间进行。
1.写出能级1,2的速率方程 2.求小信号条件下的粒子数反转； 3.讨论所得结果。
2001年 一．简答题1. 什么是非稳腔的自在现波形？（5）2. 试画出10TLM 模和32TLM 模的光强分布。
（5）3. 产生多普勒加宽的物理机制是什么？（5）4. 激光自激振荡输出的条件及过程是什么？（5）5. 试说明从小信号开始到形成连续稳定激光输出的物理过程。
光纤激光器原理与应用考核试卷
A.光纤的长度
B.光纤的损耗
C.光纤的掺杂浓度
D.光纤的折射率
8.下列哪种光纤激光器的结构可以实现高功率输出？（）
A.单段光纤激光器
B.多段光纤激光器
C.线形光纤激光器
D.环形光纤激光器
9.光纤激光器的输出波长主要取决于以下哪个因素？（）
A.泵浦光源的波长
A.自相位调制
B.交叉相位调制
C.四波混频
D.受激散射
9.以下哪些措施可以减少光纤激光器中的非线性效应？（）
A.降低泵浦功率
B.使用单模光纤
C.增加光纤长度
D.优化光纤的折射率分布
10.光纤激光器在材料加工中可用于以下哪些加工过程？（）
A.切割
B.雕刻
C.焊接
D.打标
11.以下哪些因素会影响光纤激光器的热稳定性？（）
C.白炽灯
D.发光二极管
5.下列哪个因素会影响光纤激光器的输出功率？（）
A.光纤的长度
B.光纤的直径
C.光纤的掺杂浓度
D.所有上述因素
6.光纤激光器的阈值条件是指什么？（）
A.泵浦功率等于输出功率的值
B.泵浦功率等于损耗功率的值
C.泵浦功率等于光纤中增益等于损耗的临界值
D.泵浦功率等于光纤中的最大增益值
光纤激光器原理与应用考核试卷
考生姓名：__________答题日期：__________得分：__________判卷人：__________
一、单项选择题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.光纤激光器的工作原理主要是基于以下哪个物理效应？（）
大学激光原理试卷及答案
系、班 姓 名 座 号激光原理 课程考试题(A)（ 年 月 日） 一. 问答题：（65分）1. 说明激光的基本特性？说明描述激光的时间相干性的两个物理量以及两者之间相互关系？（7分）答： 激光具有单色性好、方向性好、良好的相干特性以及亮度高的特性。
（3分）描述激光时间相干性的物理参量为相干时间τ和相干长度L ，两者之间的相互关系为τ⋅=c L ，上式中c 为光速。
（4分） 2. 光与物质存在那三种相互作用？ 激光放大主要利用其中那种相互作用？说明在激光产生过程中，最初的激光信号来源是什么？（10分）答：光与物质间相互作用为：自发辐射、受激发射和受激吸收。
（3分）激光放大主要利用其中的受激发射（3分）。
激光产生过程中，最初的激光信号是激光介质自发辐射所产生的荧光。
激光介质自发辐射所产生的沿轴向传播的荧光反复通过激光介质，当增益大于损耗时，这些荧光不断被放大，最后形成了激光发射。
（4分）3. 激光三个基本组成部分是什么？（5分） 答：激光基本结构为：激光谐振腔、能量激励源和激光工作物质三部分。
4. 说明均匀增宽和非均匀增宽的区别？说明为什么均匀增宽介质内存在模式竞争？（10分）答：均匀增宽介质内每一个原子对谱线内任一频率光波都有相同的贡献， 所有原子对发射谱线上每一频率的光波都有相同贡献，所有原子的作用相同；非均匀增宽介质发射的不同的光谱频率对应于不同的原子，不同的原子对中谱线中的不同频率有贡献，不同原子的作用不同的（5分）。
均匀增宽激光介质发射谱线为洛仑兹线型，中心频率处谱线增益最大，该频率处附近纵模优先起振，由于均匀增宽介质内每一个原子对谱线内任一频率光波都有相同的贡献，中心频率处纵模振荡发射激光将引起激光上能级原子数下降，激光增益曲线形状不变，但整体下降，当中心频率处纵模增益降低为激光振荡阈值时，该处纵模稳定输出，其它频率的纵模增益都小于阈值，无法振荡。
5. 说明激光谐振腔损耗的主要来源？6. 答：激光谐振腔损耗可以分为：1. 内部损耗：来源为激光介质不均匀所造成的散射以及激光介质本身的吸收损耗(2分)；2. 腔镜损耗：来源为腔镜投射损耗、腔镜的衍射损耗以及腔镜的吸收损耗。
激光器件原理与应用考核试卷
C.钇铝石榴石激光器
D.氩离子激光器
6.激光器中的泵浦源通常是什么？（）
A.电流
B.光能
C.热能
D.机械能
7.激光束在传播过程中的衍射现象主要受到什么影响？（）
A.光源亮度
B.光源波长
C.传播介质
D.光源功率
8.以下哪种应用使用了激光的高能量特性？（）
A.激光打印
B.激光切割
C.激光医疗
D.设备成本较低
18.激光技术在以下哪些领域有应用？（）
A.光学测量
B.医疗美容
C.建筑装饰
D.电子产品制造
19.影响激光焊接质量的因素有哪些？（）
A.激光功率
B.焊接速度
C.焦点位置
D.焊接材料
20.以下哪些是激光安全防护的措施？（）
A.使用安全眼镜
B.设置防护罩
C.限制人员进入
D.定期检查设备安全性能
D.钇铝石榴石激光器
15.激光通信中，为什么使用光纤作为传输介质？（）
A.传输损耗低
B.传输容量大
C.抗干扰能力强
D. A、B和C
16.以下哪个过程不属于激光焊接的基本过程？（）
A.熔化
B.凝固
C.氧化
D.焊接
17.激光打印机的核心部件是什么？（）
A.激光器
B.墨粉
C.鼓芯
D.传感器
18.以下哪种材料在激光医疗领域中用于治疗肿瘤？（）
C.光电鼓
D.传输带
12.激光切割机的安全操作要求包括以下哪些？（）
A.防止激光辐射
B.防止火灾爆炸
C.防止电气伤害
D.防止机械伤害
13.以下哪些材料常用作激光器的增益介质？（）
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内蒙古工业大学200 —200 学年第一学期
《激光原理及应用》期末（考试）试卷（A）课程代码：
试卷审核人：考试时间：
注意事项：1.本试卷适用于级电科专业本科生使用
2.本试卷共6页，满分100分，答题时间120分钟
一、选择题（30分）
1、平面波的单色性是由下面的那个参数来评价其优劣的（）
A、振幅
B、频率
C、光强
D、先谱的线宽
2、激光束偏转技术是激光应用的基本技术，如果它使激光束离散地投
射到空间中某些特定的位置上，则主要应用于（）。
A．激光打印B．激光显示
C．激光存储D．传真
3、具有超小型、激光强度快速可调特点的激光器是（）。
A．固体激光器B．气体激光器
C．半导体激光器D．光纤激光器
4、LED不具有的特点是（）。
A．辐射光为相干光 B．LED的发光颜色非常丰富
C．LED的单元体积小 D．寿命长，基本上不需要维修
9、高斯光束波阵面的曲率半径R0=（）
A 、])(1[||22O Z Z πωλ+
B 、2
1
22
0])(1[(πωλωZ + C 、])(1[||22Z Z O λπω+ D 、21
)(λ
λL 10、输出功率的兰姆凹陷常被用作一种，（）的方法。
A 、稳定输出功率 B 、稳定频率 C 、稳定线宽的 D 、稳定传输方向的 11、本书介绍的激光调制主要有哪几种调制（） A 、声光偏转 B 、电光强度 C 、电光相位 D 、电光调Q
12、半导体激光器的光能转换率可以达到（） A 、 25%—30% B 、70% C 、100% D 、≥50%
13、半导体光放大器英文简称是（ ）。
A ．FRA B ．SOA C ．EDFA D ．FBA 14、激光器的选模技术又称为（ ）。
A ．稳频技术 B ．选频技术 C ．偏转技术 D ．调Q 技术
15、非均匀增宽介质的增益系数阈值D G =阈（ ）。
A ．)(21
21r r Ln L
a -
内 B ．hvV A n 32阈∆ C ．
1D M
s
G I I + D ．
2
/1)
/1(S I I G +︒
二、填空题30分
1、半导体产生光放大的条件是，半导体中存在 ，并且入射光的频率满足， 。
2、目前性能最好的固体可调谐激光晶体是 。
3、静止氖原子的2432S P →谱线的中心波长为0.6328m μ，设氖原子分别以
0.1c ±的速度向着接收器运动，接收到的频率为 、。
4、在He —Ne 激光器中若3
4/100.5m s J ⋅⨯=-νρ，λ为0.6328μm ，设
μ＝1，求
q q 激
自
为 。
5、长距离通信中，在光纤传输线路上每隔一定距离加入一个中继器，中继方法分： 、 。
6、光谱的线型函数f （V ）具有
=⎰∞
dv f )(0
ν 的性质。
7、 和 的诞生与发展是光纤通信产生与发展的两个支柱。
8、原子辐射或吸收光子的跃迁必须改变 。
9、描述光与物质的相互作用过程有三种基本理论： 、 、 。
10、光学谐振腔的作用： 、 。
三、论述题（本大题共2道小题，，每小题10分，共20分）
1、简要说明调Q过程。
四、计算题（本大题共2道小题，每小题10分，共Array 20分）
1、考虑一用于氩离子激光器的稳定球面腔，波长λ＝0.5145 m，腔长L
＝1
2、红宝石Q调制激光器中，有可能将全部（Cr3+）铬离子，激发到激光上能收并产生巨脉冲，设红宝石直径 1.2cm，长15cm，铬离子浓度2×1018cm-3巨脉中宽度为10ns，输出激光束的波长为0.695μm。
①输出激光的最大能量。
②脉冲的平均功率。
③如上能的寿命τ=10-3S问自发辐射的功率为多少瓦？（12分）。