激光原理试卷集锦
激光原理期末考试题练习题测试题
卷号：XXXXXXXX 大学二OO 八 —二OO 九 学年第二 学期期末考试激光原理 试题（闭卷）（ 专业用）注意：学号、姓名和所在年级班级不写、不写全或写在密封线外者，试卷作废。
一、简要回答下列问题（共28分）1．激光与普通光源的主要区别是什么激光具有什么特性试列举激光的某一个特性在相关领域的应用。
（7分）2．简要回答对称共焦腔与一般稳定球面腔的等价性。
（7分）3．简要分析激光器弛豫振荡的过程（6分）4．声光调Q 激光器在输入功率不变的情况下，调制频率从1KHz 变为10KHz,请问：激光器输出的平均功率和峰值功率如何变化为什么（8分）二、试述均匀加宽和非均匀加宽的特点和区别，并简述在均匀加宽激光器中的自选模过程和非均匀加宽激光器的多纵模振荡。
（18分）三、有一球面腔，R 1＝, R 2=2m, L=80cm 。
求出它等价共焦腔的共焦参数f 。
如果晶体的热透镜效应等效为在中心位置F=1m 的薄透镜，分析该谐振腔的稳定性。
（18分）四、腔内均匀加宽增益介质具有最佳增益系数m g 及中心频率处的饱和光强SG I ，同时腔内存在一均匀加宽吸收介质，其最大吸收系数为m a ，中心频率处的饱和光强Sa I ，为假设二介质中心频率均为0v ，m m g a >，SG Sa I I <，试问：1）此激光器能否起振说明理由。
（7）2）如果瞬时输入一足够强的频率为0v 的光信号，此激光器能否起振写出其起振条件；讨论在何种情况下能获得稳定振荡，并写出稳定振荡时的腔内光强。
（10）五、某高斯光束束腰斑大小为mm w 3.10=,波长m μλ6.10=。
1)求此高斯光束的共焦参数f 和束腰处的q 参数值。
（8分） 2) 若距束腰1m 处有一焦距为的透镜，求透镜后2m 处的q 参数值、光斑半径W 和波前曲率半径R 。
（11分）一、密封线内不准答题。
二、姓名、准考证号不许涂改，否则试卷无效。
三、考生在答题前应先将姓名、学号、年级和班级填写在指定的方框内。
激光原理与技术试题
2006-2007学年第1学期《激光原理与技术》B卷试题答案1 .填空题（每题4分）[20]1.1激光的相干时间T和表征单色性的频谱宽度△V之间的关系为1/ c1.2 一台激光器的单色性为5X10-10,其无源谐振腔的Q值是_2x1091.3如果某工作物质的某一跃迁波长为100nm的远紫外光，自发跃迁几率A10等于105S1，该跃迁的受激辐射爱因斯坦系数B10等于6x1010 m3^2^1.4设圆形镜共焦腔腔长L=1m，若振荡阈值以上的增益线宽为80 MHz判断可能存在两个振荡频率。
1.5对称共焦腔的1（A D）_1_,就稳定性而言，对称共焦腔是稳定______________ 空。
2.问答题（选做4小题，每小题5分）[20]2.1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？有源腔：腔内有激活工作物质的谐振腔。
无源腔：腔内没有激活工作物质的谐振腔。
激光线宽极限：无源腔的线宽极限与腔内光子寿命和损耗有关: 九'；有源腔由于受到自发辐射影响，净损耗不等于零，自发辐射的随机相位造成输出激光的线宽极限n2t 2 ( C)h 0-------------------。
n t Rut频率牵引效应：激光器工作物质的折射率随频率变化造成色散效应，使得振荡模的谐振频率总是偏离无源腔相应的模的频率，并且较后者更靠近激活介质原子跃迁的中心频率。
这种现象称为频率牵引效应。
2.2写出三能级和四能级系统的激光上能级阈值粒子数密度，假设总粒子数密度为n阈值反转粒子数密度为n t.三能级系统的上能级阈值粒子数密度n2t n n——-;四能级系统的上能级阈值粒子数密度2n2tn t。
2.3产生多普勒加宽的物理机制是什么？多普勒加宽的物理机制是热运动的原子（分子）对所发出（或吸收）的辐射的多普勒频移。
2.4均匀加宽介质和非均匀加宽介质中的增益饱和有什么不同？分别对形成的激光振荡模式有何影响?均匀加宽介质：随光强的增加增益曲线会展宽。
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》复习
一.选择题（单选）（共20分，共10题，每题2分) 1.下列表达式哪一个不是激光振荡正反馈条件：D 。
A.q kL π22=B.q LCq 2=ν C.q L q 2λ= D.q kL π=2 2.下列条件哪一个是激光振荡充分必要条件：A 。
（δφ为往返相移） A.lr r G q )ln(,2210-≥-=απδφ B.0,2≥∆-=n q πδφC.=δφ3.A.C.4.A.C.Q 5.A.6.L 为光腰A ．q 11-7.A.B.C.爱因斯坦关系式表明受激辐射跃迁速率与自发辐射跃迁速度率成正比； D.自发辐射光相干性好。
8.入射光作用下，CA.均匀加宽只有部份原子受激辐射或受激吸收；B.非均匀加宽全部原子受激辐射或受激吸收；C.均匀加宽原子全部以相同几率受激辐射或受激吸收；D.非均匀加宽全部原子以相同几率受激辐射或受激吸收。
9.饱和光强CA ．与入射光强有光B.与泵浦有关；C.由原子的最大跃迁截面和能级寿命决定； D.与反转集居数密度有关。
10.下列条件哪一个是激光器稳定振荡条件？AA.t v G I v G =),(；B.t G v v G =),(00；C.t G v v G ≥),(00；D.t v G I v G ≥),( 二.填空题（共20分，共20空，每空1分)1.电光效应是指在外加电场的作用下，晶体的折射率椭球发生变形，使沿特定方向传播的线偏振光折射率发生相应变化。
2.KDP ，则3.4.5.6.调Q7.脉冲能量比较低，但重复频率比较高。
8.9.10.1.2.3.对称性差。
四.简述题(共30分)1.简述受激辐射和自发辐射的区别与联系（6分）受激辐射是原子在外界入射光扰动下原子从高能级向低能级跃迁产生的辐射，自发辐射是原子不受外界入射光扰动下从高能级向低能级跃迁所产生的辐射。
（2分）受激辐射的光频率、传播方向、偏振方向与入射光完全相同，自发辐射光传播方向、偏振方向是随机的，光频率谱线加宽范围内均匀分布。
激光原理及应用的试题库
激光原理及应用的试题库
一、激光原理
•激光的定义及基本特性
•激光的产生原理
•激光的工作性能指标
•激光的发展历程
二、激光的应用
2.1 激光在医学领域的应用
•激光在眼科手术中的应用
•激光在皮肤美容中的应用
•激光在牙科治疗中的应用
2.2 激光在通信领域的应用
•激光在光纤通信中的应用
•激光在无线通信中的应用
•激光在卫星通信中的应用
2.3 激光在制造业的应用
•激光在激光切割中的应用
•激光在激光焊接中的应用
•激光在激光打标中的应用
2.4 激光在科研领域的应用
•激光在物理实验中的应用
•激光在化学实验中的应用
•激光在生物实验中的应用
三、激光原理及应用的试题
3.1 激光原理试题
1.什么是激光? 写出激光的定义及基本特性。
2.请简要描述激光的产生原理。
3.列举并解释激光的工作性能指标。
4.描述激光的发展历程。
3.2 激光应用试题
1.激光在眼科手术中的应用有哪些? 请简要描述其原理。
2.激光在光纤通信中的作用是什么? 请简要解释。
3.你了解哪些激光在制造业中的应用? 请简单列举并描述一项。
4.举例说明激光在科学研究中的应用。
四、总结
•概述激光原理及基本特性
•简述激光在不同领域的应用
•介绍激光原理及应用的试题
•强调激光技术的重要性及发展前景。
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。
2024-2025激光原理考题
北京化工高校2024——2024学年其次学期课程名称：《激光原理》期末考试试卷班级：姓名：学号：分数：一、填空（25分）1．兰姆凹陷发生在（综合加宽，非匀称加宽，纯多普勒加宽）介质激光器中。
HeNe激光器是一种（固体、半导体、气体）激光器，其光波长可以是（0.6328A，6943A，3.39μm）。
通常状况下，我们见到的HeNe 激光器发光的颜色是（红色，蓝色，黄色）。
一般状况下，由（两平面镜，一平一凹镜，两凹面镜）组成He-Ne激光谐振腔，两反射镜的透射率是腔的（主要，次要）损耗，只有当（腔长，放电区，毛细管）足够长时，增益才大于损耗，形成激光。
He-Ne激光介质是（综合加宽，非匀称加宽，纯多普勒加宽）介质，多普勒宽度（约1500MHZ，300MHZ，20MHZ），碰撞加宽和充气压（成反比，成正比，无关）。
在激光器内，一个恰为增益线中心频率的谐振频率在增益线上烧（一个孔，两个孔，对称于v的两个孔）。
激光损耗越大，孔（越深，越浅，越宽）。
2．在介质发光时自发放射，受激放射，受激汲取总是（同时，不同时，一种或两种）存在，自发放射几率与介质内光强度（有关，无关，成正比）。
产生激光的条件是（增益大于损耗，有泵浦，有受激放射），满意谐振条件的频率（有形成振荡的可能，不能振荡，形成振荡）。
光放大的条件是（下能级粒子数多于上能级，损耗小于增益，上能级粒子数多于下能级）。
3. 随意一个共焦球面腔与（一个，多个，无穷多个）稳定球面腔等价；随意一个满意稳定性条件的球面腔可以与（唯一一个，多个，无穷多个）共焦腔等价。
4. 在匀称加宽中，每一发光原子对光谱线内（全部频率，多个频率，一个频率）有贡献；在非匀称加宽中，原子体系中每个原子发光只对谱线内（特定频率，一个频率，多个频率）有贡献。
假如对于某种气体激光介质，主要的加宽类型是由碰撞引起的加宽和由多普勒效应引起的加宽，因此在求线型函数时，要考虑（匀称加宽，非匀称加宽，综合加宽）。
激光原理试卷
一、填空题（20分，每空1分）1、爱因斯坦提出的辐射场与物质原子相互作用主要有三个过程，分别是（自发辐射）、（受激吸收）、（受激辐射）。
2、光腔的损耗主要有（几何偏折损耗）、（衍射损耗）、（腔镜反射不完全引起的损耗）和材料中的非激活吸收、散射、插入物损耗。
3、激光中谐振腔的作用是（模式选择）和（提供轴向光波模的反馈）。
4、激光腔的衍射作用是形成自再现模的重要原因，衍射损耗与菲涅耳数有关，菲涅耳数的近似表达式为（错误！未找到引用源。
），其值越大，则衍射损耗（愈小）。
5、光束衍射倍率因子文字表达式为（错误！未找到引用源。
）。
6、谱线加宽中的非均匀加宽包括（多普勒加宽），（晶格缺陷加宽）两种加宽。
7、CO2激光器中，含有氮气和氦气，氮气的作用是（提高激光上能级的激励效率），氦气的作用是（有助于激光下能级的抽空）。
8、有源腔中，由于增益介质的色散，使纵横频率比无源腔频率纵模频率更靠近中心频率，这种现象叫做（频率牵引）。
9、激光的线宽极限是由于（自发辐射）的存在而产生的，因而无法消除。
10、锁模技术是为了得到更窄的脉冲，脉冲宽度可达（错误！未找到引用源。
）S ，通常有（主动锁模）、（被动锁模）两种锁模方式。
二、简答题（四题共20分，每题5分）1、什么是自再现？什么是自再现模？开腔镜面上的经一次往返能再现的稳态场分布称为开腔的自在现摸2、高斯光束的聚焦和准直，是实际应用中经常使用的技术手段，在聚焦透镜焦距F 一定的条件下，画出像方束腰半径随物距变化图，并根据图示简单说明。
3、烧孔是激光原理中的一个重要概念，请说明什么是空间烧孔？什么是反转粒子束烧孔？4、固体激光器种类繁多，请简单介绍2种常见的激光器（激励方式、工作物质、能级特点、可输出光波波长、实际输出光波长）。
三、推导、证明题（四题共40分，每题10分）1、短波长（真空紫外、软X 射线）谱线的主要加宽是自然加宽。
试证明峰值吸收截面为πλσ220=。
证明：2、请推导出连续三能级激光器的阀值泵浦功率表达式。
激光原理试题
激光原理试题1）CO2激光器的腔长L=100cm ，反射镜直径D=1.5cm ，两镜的光强反射系数分别为r1=0.985,r2=0.8。
求由衍射损耗及输出损耗分别引起的c c Q υτδ∆,,，。
(设n=1)2）红宝石调Q 激光器中有可能将几乎全部的Cr+3激发到激光上能级，并产生激光巨脉冲。
设红宝石棒直径为1cm ，长为7.5cm ，Cr+3的浓度为39cm 102-⨯，脉冲宽度10ns ，求输出激光的最大能量和脉冲功率。
3）氦氖激光器放电管长l=0.5m ，直径d=1.5mm ，两镜反射率分别为100%、98%，其它单程损耗率为0.015，荧光线宽MHz 1500d =∆υ。
求满足阈值条件的本征模式数。
（dG 11034m -⨯=）4）入射光线的坐标为r1=4cm ，θ1=-0.01弧度,求分别通过焦距大小都为F=0.1m 的凸、凹透镜后的光线坐标。
5）有一个凹凸腔，腔长L=30cm ，两个反射镜的曲率半径大小分别为R1= 50cm 、R2=30cm ，如图所示，使用He-Ne 做激光工作物质。
①利用稳定性 条件证明此腔为稳定腔 ②此腔产生的高斯光束焦参数 ③此腔产生的高斯 光束的腰斑半径及腰位置 ④此腔产生的高斯光束的远场发散角。
6）某激光器（m 9.0μλ==）采用平凹腔，腔长L=1m ，凹面镜曲率半径R=2m 。
求①它产生的基模高斯光束的腰斑半径及腰位置②它产生的基模高斯光束的焦参数③它产生的基模高斯光束的远场发散角答案1）解： 衍射损耗: 188.0)1075.0(1106.102262=⨯⨯⨯==--a L λδ s c L c 881075.1103188.01-⨯=⨯⨯==δτ 68681011.31075.1106.1010314.322⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==--c Q πντ MHz Hz cc 1.9101.91075.114.3212168=⨯=⨯⨯⨯==∆-πτν输出损耗: 119.0)8.0985.0ln(5.0ln 2121=⨯⨯-=-=r r δ s c L c 881078.2103119.01-⨯=⨯⨯==δτ 68681096.41078.2106.1010314.322⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==--c Q πντMHz Hz cc 7.5107.51078.214.3212168=⨯=⨯⨯⨯==∆-πτν2）解：108341522106943103106.631020.0750.0053.14--⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯===νϕπνϕh L r V h W J 9103.4-⨯=W t W P 34.01010104.399=⨯⨯==-- 3)解：025.0015.0202.0015.02=+=+=T δ mm l G t /1105500025.05-⨯===δmm dG m /11025.1103103444---⨯=⨯=⨯=410510254=⨯⨯==--tm G G αMHz DT 21212ln 4ln 15002ln ln =⨯=∆=∆αννMHz L c q3005.0210328=⨯⨯==∆ν8]13002121[]1[=+=+∆∆=∆q T q νν4) 1. ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛01.0411θr ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=11.001T ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛41.0401.0411.00122θr 2. ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=11.001T⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛39.0401.0411.00122θr 5)解：①4.0503011g 11=-=-=R L2303011g 22=--=-=R L 8.024.0g g 21=⨯= 满足稳定条件0<q 1q 2<1② 50z 121-=+z f 30z 222-=+z f 30z 12=-z cm 45z 1-=cm 15z 2-= cm 15f =③cm f 0174.014.310632815w 80=⨯⨯==-πλ,腰在R 2镜右方15cm 处 ④rad w 38010315.20174.014.310632822--⨯=⨯⨯⨯==πλθ6)解： ①1)12(1)(f 2=-⨯=-=L R L f=1mmmf 535.014.3109.01w 60=⨯⨯==-πλ，腰在平面镜处② f=1m ③ rad w 33601007.110535.014.3109.022---⨯=⨯⨯⨯⨯==πλθ。
激光原理试题及答案
激光原理试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 激光的产生原理是基于以下哪种效应？A. 光电效应B. 康普顿效应C. 受激辐射D. 多普勒效应答案：C2. 激光器中，用于提供能量的介质被称为什么？A. 增益介质B. 反射介质C. 吸收介质D. 传输介质答案：A3. 激光器中，用于将光束聚焦的元件是：A. 透镜B. 棱镜C. 反射镜D. 滤光片答案：A4. 激光的波长范围通常在：A. 红外线B. 可见光C. 紫外线D. 所有选项5. 以下哪种激光器是固态激光器？A. CO2激光器B. 氩离子激光器C. 钕玻璃激光器D. 所有选项答案：C6. 激光的相干性意味着：A. 波长一致B. 相位一致C. 频率一致D. 所有选项答案：D7. 激光器的输出功率通常用以下哪种单位表示？A. 瓦特B. 焦耳C. 牛顿D. 伏特答案：A8. 激光切割机利用激光的哪种特性进行切割？A. 高亮度B. 高方向性C. 高单色性D. 高相干性答案：A9. 激光冷却技术主要应用于：B. 工业C. 物理学研究D. 军事答案：C10. 激光二极管通常使用的半导体材料是：A. 硅B. 锗C. 砷化镓D. 碳化硅答案：C二、填空题（每题2分，共20分）1. 激光的英文全称是________。
答案：Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation2. 激光器的三个主要组成部分是________、________和________。
答案：工作物质、激励源、光学谐振腔3. 激光器中，________用于提供能量，________用于产生激光。
答案：激励源、工作物质4. 激光的________特性使其在通信领域有广泛应用。
答案：高相干性5. 激光器的________特性使其在医疗手术中具有高精度。
答案：高方向性6. 激光冷却技术中，激光与原子相互作用的效应被称为________。
《激光原理》期末复习试题2套含答案(大学期末复习资料)
一、 选择题（请在正确答案处打√，2×11分）1．根据黑体辐射维恩位移定律，最大辐射强度波长M λ,72.89810M T λ=⨯ Å·K ,那么人体(300K)时辐射最大M λ属于:(A) 可见光 (B)近红外 (C) √远红外光2.已知自发发射系数21A 与受激发射系数21B 之比32121/8/A B h πλ=,那么对于较短波长激光，例如紫外、X 射线激光器相对于长波长激光器产生激光输出将(A) √更难 (B)更易 (C)与波长无关3．激光腔的Q 因子越大，该腔的输出单色性越高，即(A) √输出光谱带宽越小 (B)输出光谱带宽越大 (C)光子寿命越小4．电光调Q 激光器的调制电压波形一般为(A) √方波 (B)正弦波 (C)余弦波5．Nd +3:YAG 和Ti +3:sapphire(掺钛蓝宝石)激光器中产生激光的物质分别是√(A) Nd 和Ti 离子 (B)YAG 和Sapphire (C)Nd 和Ti 原子6．电光调制器半波电压产生的相位差是(A) 90度 (B)45度 (C) √180度7．一般情况下谐振腔的稳定条件是（22111,1R L J R L J -=-=）： (A) √1021≤≤J J ， (B)1021<<J J (C)101<<J ，102<<J8．在下列哪一种情况下激光上下能级布居数最容易实现反转(A) 二能级系统 (B)三能级系统 (C) √四能级系统9．精密干涉测量，全息照相，高分辨光谱等要求单色性、相干性高的 光源。
(A) √单纵模 (B)单横模 (C)多纵模10．假如各纵模振幅不同，则锁模脉冲的时间和光谱带宽积(A)等于1 (B) √315.0≥ (C)011．锁模与调Q 激光器中，饱和吸收体的受激态寿命锁模t 、Q 调t （驰豫时间）与激光器可能产生的极限脉冲宽度p t 关系是(A)锁模t 和Q 调t >p t ， (B)锁模t 和Q 调t <p t (C) √锁模t <p t ，Q 调t >p t二、 填空题(3×12分)1. 激光光源与普通光源相比，具有哪三方面的优点：（1） 单色性高 （2） 方向性好 （3）相干性高（或者亮度高）2. 辐射能量交换的三个基本过程是：（1） 受激吸收 （2） 受激发射 （3） 自发发射3. 激光器的三个基本组成部分是：（1） 工作物质 （2） 谐振腔 （3） 驱动源4. 声光调制器的四个组成部分是：（1） 声光介质 （2） 换能器 （3） 驱动电源 （4）吸声和声反射材料5. 试举出常见的四大类锁模的方法：（1）主动锁模 （2） 被动锁模 （3）同步泵浦锁模 （4）自锁模6. 假设光场能态密度是)(v ρ，粒子从较低能态1ϕ（能量E 1）过渡到较高能态2ϕ（能量E 2）的受激吸收几率是（1）)(12v B ρ；粒子从较高能态2ϕ（能量E 2）过渡到较低能态1ϕ（能量E 1）的受激发射和自发发射几率分别是（2）)(21v B ρ和21A 。
不得不看的激光原理试题,考试必备
，为大信号增益。
增益饱和(p16)：当光强足够强时，增益系数 g 也随着光强的增加而减小，这 一现象称为增益饱和效应。 12.什么是自激振荡？产生激光振荡的条件是什么？Page17 答：自激振荡 (p18)：不管初始光强 I 0 多么微弱，只要放大器足够长，就总是形成 确定大小的光强 I m ，这就是自激振荡的概念。 产生条件(p18)： g 0 ， g 0 为小信号增益系数， 为包括放大器损耗和谐振腔 损耗在内的平均损耗系数。 13.激光的基本特性是什么？Page19 答：激光四性：单色性、相干性、方向性和高亮度。这四性可归结为激光具有很 高的光子简并度。 14．如何理解激光的空间相干性与方向性？如何理解激光的时间相干性？如何理 解激光的相干光强? Page19-23 答：(1)激光的方向性越好，它的空间相干性程度越高。(p19) (2)激光的相干时间 c 和单色性 存在着简单关系 c 时间越长。(p21) (3) 激光具有很高的亮度，激光的单色亮度 B
n2 (t ) n20e A21t （ n20 为 t 0 时刻高能级具有的粒子数）
1 n20
所以自发辐射的平均寿命 s
0
n2 (t )dt
0
n20e A21t dt
1 A21
8.一质地均匀的材料对光的吸收系数 0.01 mm 1 ,光通过 10 cm 长的该材料后，出射光 强为入射光强的百分之几？Page23（8） 解：设进入材料前的光强为 I 0 ，经过距离 z 后的光强为 I ( z) ，则 I z I0e z 所以出射光强与入射光强之比 强的 36.8% 。 9.激光器主要由哪些部分组成？各部分的作用是什么？ 答：激光工作物质：用来实现粒子数反转和产生光的受激发射作用的物质体系。 接收来自泵浦源的能量，对外发射光波并能够强烈发光的活跃状态，也称为激活 物质。 泵浦源：提供能量，实现工作物质的粒子数反转。 光学谐振腔： a) 提供轴向光波模的正反馈； b) 模式选择，保证激光器单模振 荡，从而提高激光器的相干性。 10. 什么是热平衡时能级粒子数的分布？什么是粒子数反转？如何实现粒子数反 转？Page15 答：热平衡时能级粒子数的分布(page15)：在物质处于热平衡状态时，各能级上的
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？（）
10级激光原理及应用试卷A-2
(A)、0.67；
(B)、1.67；
(C)、2.67；
(D)、3.67。
7、在普通的 Ne 原子辉光放电中，荧光光谱的线宽 F 1.5 10 9 Hz ，对于腔长为 L 30cm的
He Ne 气体激光器，设折射率等于 1，则腔内出现的纵模数为（
）个。
(A)、1；
(B)、2；
(C)、3；
(D)、4。
武汉工业学院 2012–2013 学年第二学期
期末考试试卷（A 卷）
课程名称 激光原理及应用
课程编号 12140102
学号：
注：1、考生必须在<武汉工业学院学生考试用纸>上答题，答题时需注明大、小题号
2、答题纸共 1 页
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幅相等。则在锁模情况下，光脉冲的周期=
、宽度=
、峰值功率=
。
三、计算题（第 21 题 10 分，第 22 题 20 分，共 30 分）
21、若 He-Ne 激光器的谐振腔的腔镜为圆形镜， R1 ， R2 50cm ，腔长 L 25cm ，设折 射率等于 1，两反射镜的反射率r1 0.9 ，r2 1。试求： （1）TEM00 和 TEM10 模之间的频率差。
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1：腔模，横模，纵模。
腔模：在具有一定边界条件的腔内，电磁场只能存在于一系列分立的本征状态之中。
将谐振腔内可能存在的电磁场的本征态称为腔的模式。
横模：在垂直于腔轴的横截面内的稳定场分布称为谐振腔的横模。
镜面上各点场的振幅按同样的比例衰减,各点的相位发生同样大小的滞后。
这种在腔反射镜面上形成的经过一次往返传播后能自再现的稳定场分布称为自现模或横模。
纵模：腔模沿腔轴线方向的稳定场分布称为谐振腔的纵模。
在腔的横截面内场分布是均匀的，而沿腔的轴线方向(纵向)形成驻波，驻波的波节数由q决定。
通常将由整数q所表征的腔内纵向场分布称为腔的纵模。
2：频率牵引。
答：有源腔中的纵模频率总是比无源腔中同序列纵模频率更接近工作物质的中心频率，这种现象称为频率牵引。
3：光学谐振腔的作用是什么？
答：①提供轴向光波模的光学正反馈。
②控制振荡模式的特性。
4：对称共焦腔镜面上基模的特点是什么？
答：
① 基模为高斯分布,镜面中心光最大,向边缘平滑降落。
②光斑的大小与反射镜的横向尺寸无关, 与波长和腔长有关(是共焦腔的一个重要特性。
当然,这一结论只有在模的振幅分布可以用厄米-高斯函数近似表述的情况下才是正确)。
③高斯光束的能量主要集中在束腰内部。
5：LD半导体的PN结实现粒子数目反转分布条件是什么？LD激光器的泵浦方式有哪些？答：①掺杂浓度足够高，使准Fermi能级分别进入导带和价带。
②正向偏压V足够高，使eV>E g,从而E C F —E v F =eV>hv。
电注式，光泵浦，高能电子束
6：固体激光器激活介质的激光性质主要指什么？它们分别在固体激光设计时，决定什么？答：能级结构，吸收光谱，荧光光谱①能级结构：晶体的激光性质主要取决于Cr3+。
Cr的外层电子组态为3d5 4s1 ,掺入Al2 O3 后失去3个电子,剩下3d壳层上3个外层电子(3d3 )。
②吸收光谱：由于红宝石死各向异性晶体，故其吸收特性与光的偏振状态有关。
③ 荧光光谱：
红宝石晶体有两条强荧光谱线,分别称为R1线和R2线。
R1 线中心波长为694.3nm,对应于E→4 A2 能级的自发辐射跃迁。
R2 线中心波长为692.9nm,对应于2A→ 4A2 能级的自发辐射跃迁。
7：常见的临界腔有哪些？其判定条件分别是什么？
答：
8：简并能级，简并度
答：简并能级：电子可以有两个或两个以上的不同运动状态具有相同的能级.
简并度：同一能级对应不同的电子状态的数目（处于同一光子太、态的光子数称为光源的光子简并度）
9：He—Ne激光器放电毛细管内径要很小的主要原因是什么？
答：Ne原子激光下能级2p和3p向基态的跃迁为选择定则所禁戒，粒子只能通过字发辐射跃迁到1s能级。
由于1s能级向基态的跃迁也属禁戒，因此1s能级的Ne原子只有扩散到放电管管壁，通过与管壁碰撞释放能量后方能返回基态，称为“管壁效应”。
激光下能级如不能被较快抽空，将会造成粒子的堆积，形成“瓶颈效应”。
10：非稳腔主要的输出形式有哪些？
答：耦合方式
11：光学谐振腔的损耗的种类有哪些？对光有选择有哪些？
答：几何损耗，衍射损耗，透射损耗，吸收损耗；几何损耗，衍射损耗。
12：受激辐射
答：受激辐射：处于能级u的原子在光的激发下以几率W ul=B ul p（p为密度）向能级l跃迁，并发射一个与入射光子全同的光子，其中B ul称为受激发射爱因斯坦系数。
13：半导体激光器主要的泵浦方式电注式，光泵浦，高能电子束。
14：光与物质的相互作用主要有：自发跃迁，受激吸收，受激辐射。
15：世界上第一台激光器是在1960年由梅曼（T.H.Maiman）发明的红宝石激光器。
我国第一台激光器是王之江教授1961年发明的，其创新之处为泵浦闪氙气
灯采用直管式而非螺旋形。
16：激光器的工作方式主要有连续输出，脉冲输出（若问工作方式分类则答连续激光器，脉冲激光器）；其按照工作物质分为气体激光器，固体激光器，染料激光器三种。
17：受激发射光子（波）和激励光子（波）具有相同的频率，相位，偏振态，传播方向。
18：激光的特性主要有单色性，方向性，相干性，高亮度，高阶相关；其中高亮度，高阶相关是其他普通光源真正无法比拟的基本特性。
19：泵浦依据粒子由基态泵浦到激光上能级是一步实现还是多步实现，可分为直接泵浦和间接泵浦，对于后者主要有自上而下转移，自下而上转移，横向转移三种方式，它们典型的激光器分别是红宝石激光器和Nd：YAG激光器，Ar+激光器，He—Ne激光器，根据泵浦源划分泵浦可分为光泵浦，粒子泵浦，化学泵浦，核泵浦等泵浦。
20：He—Ne激光器是典型的惰性气体原子激光器，工作物质Ne，He为辅助气体。
He—Ne 激光器输出连续光，最常用的工作波长是632.8nm，其次是1.15um和3.39um等
谱线加宽的类型？什么是均匀加宽，非均匀加宽？他们各自的特点是什么？类型:均匀加宽（自然加宽，碰撞加宽，晶格振动加宽），非均匀加宽（多普勒加宽，晶格缺陷加宽），综合加宽。
均匀加宽及特点：引起加宽的物理因素对每个原子都是相同的。
特点：每个发光原子都以整个线型发射，不能把线型函数上某一特定原子联系起来。
每个发光原子对光谱线内任一频率都有贡献。
非均匀加宽特点：原子体系中每一个原子只对谱线内与他的表观中心频率相应的部分有贡献，因而可以区分谱线中的某一频率范围是哪一部分原子发射的。
1.驰豫振荡：固体脉冲激光器所输出的并不是平滑的光脉冲，而是一群宽度只
有微秒量级的短脉冲序列，即所谓‘尖峰”序列。
激励越强，则短脉冲之间的时间间隔越小。
2.自激振荡：不管初始光强多微弱，只要放大器足够长，就总能形成确定大小
的光强Im，满足振荡条件。
3.多普勒加宽：由于作热运动的发光原子(分子)所发出的辐射的多普勒频移引
起的加宽
4.空间烧孔效应:在驻波腔激光器中，腔内形成一个驻波场,波腹处增益最小，
而波节处增益最大，沿光腔方向增益系数的这种非均匀分布称为空间烧孔效应.。