激光原理与技术习题一样本

《激光原理与技术》习题一

班级序号姓名等级

一、选择题

1、波数也常见作能量的单位, 波数与能量之间的换算关系为1cm-1 = eV。

( A) 1.24×10-7 (B) 1.24×10-6 (C) 1.24×10-5 (D) 1.24×10-4

2、若掺Er光纤激光器的中心波长为波长为1.530μm, 则产生该波长的两能级之间的能量

间隔约为 cm-1。

( A) 6000 (B) 6500 (C) 7000 (D) 10000

3、波长为λ=632.8nm的He-Ne激光器, 谱线线宽为Δν=1.7×109Hz。谐振腔长度为50cm。

假设该腔被半径为2a=3mm的圆柱面所封闭。则激光线宽内的模式数为个。

( A) 6 (B) 100 (C) 10000 (D) 1.2×109

4、属于同一状态的光子或同一模式的光波是 .

(A) 相干的 (B) 部分相干的 (C) 不相干的 (D) 非简并的

二、填空题

1、光子学是一门关于、、光子的科学。

2、光子具有自旋, 而且其自旋量子数为整数, 大量光子的集合, 服从统计分布。

3、设掺Er磷酸盐玻璃中, Er离子在激光上能级上的寿命为10ms, 则其谱线宽度

为。

三、计算与证明题

1．中心频率为5×108MHz的某光源, 相干长度为1m, 求此光源的单色性参数及线宽。

2．某光源面积为10cm 2, 波长为500nm, 求距光源0.5m 处的相干面积。

3．证明每个模式上的平均光子数为

1

)/ex p(1-kT hv 。 《激光原理与技术》习题二

班级 姓名 等级

一、 选择题

1、 在某个实验中, 光功率计测得光信号的功率为-30dBm, 等于 W 。

( A) 1×10-6 (B) 1×10-3 (C) 30 (D) -30

2、 激光器一般工作在 状态.

(A) 阈值附近 (B) 小信号 (C) 大信号 (D) 任何状态

二、 填空题

1、 如果激光器在=10μm λ输出1W 连续功率, 则每秒从激光上能级向下能级跃迁的粒子数

是 。

2、 一束光经过长度为1m 的均匀激励的工作物质。如果出射光强是入射光强的两倍, 则该物

质的增益系数为 。

三、 问答题

1、 以激光笔为例, 说明激光器的基本组成。

2、 简要说明激光的产生过程。

3、 简述谐振腔的物理思想。

4、 什么是”增益饱和现象”? 其产生机理是什么?

四、 计算与证明题

1、 设一对激光能级为2E 和1E (设g 1=g 2), 相应的频率为ν(波长为λ), 能级上的粒子数密度

分别为2n 和1n , 求

(a) 当ν=3000MHz , T=300K 时, 21/?n n =

(b) 当λ=1μm , T=300K 时, 21/?n n =

(c) 当λ=1μm , 21/0.1n n =时, 温度T=?

2、 设光振动随时间变化的函数关系为 ( v 0为光源中心频率) ,

试求光强随光频变化的函数关系, 并绘出相应曲线。

《激光原理与技术》习题三 光线传输的矩阵描述

班级 姓名 得分

一、 选择题

1．如选取透镜的两个焦平面作为入射面和出射面, 透镜焦距为f , 该光学系统的传输矩阵为 。

( A) ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-1101

f ( B) ⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-010f f ( C) ⎪⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-010f f ( D) ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛1011 2．如某光学系统的两个参考平面为一对物-像共轭平面, 则该光学系统的ABCD 变换矩阵四个元素中, 必有 。

( A) A=0 ( B) B=0 ( C) C=0 ( D) D=0

二、 填空题

1．当光线顺序经过变换矩阵分别为T 1,T 2,…,T m 的m 个光学元件组成的光学系统时, 前一元件

的出射光线作为后一元件的入射光线, 分别以第一个元件的入射面和最后一个面的出射面为参考平面, 此光学系统的传输矩阵为 。

⎩

⎨⎧<<=其它,00),2exp()(00c t t t v i E t E π

2．反演对称光学系统对光线的变换作用与光学系统的使用方向无关, 这样, 反演对称光学系统的正向变换矩阵与反向变换矩阵。

3．反演对称光学系统变换矩阵的对角元素相等, 且对应的行列式的值为。

三、计算题

1.焦距为10cm的正透镜与焦距为10cm的负透镜相距5cm, 求两个透镜组成的光学系统的变

换矩阵、等效焦距、主平面H

2与H

1

以及焦点的位置, 并作出相应的光路图。( 分别以两个

透镜为参考平面)

《激光原理与技术》习题四光学谐振腔稳定性与模式

班级序号姓名得分一、选择题

1．共焦腔在稳区图上的坐标为。

(A) (-1,-1) (B) (0,0) (C) (1,1) (D) (0,1)

2．腔的品质因数Q值衡量腔的。

( A) 质量优劣 ( B) 稳定性 ( C) 存储信号的能力 ( D) 抗干扰性

3．今有一球面腔R

1=2m, R

2

= -1m, L=0.8m. 该腔为。

( A) 稳定腔 ( B) 非稳定腔 ( C) 临界腔 ( D) 不能确定

二、填空题

1、设某固体激光器谐振腔长50cm, 固体激光介质棒长30cm, 其折射率为1.6, 其本征纵模