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A

21和B

21

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）

5．有一个谐振腔，腔长L=1m，在1500MHｚ的范围内所包含的纵模个数为

个。（2分）

6．目前世界上激光器有数百种之多，如果按其工作物质的不同来划分，则可分为四大类，它们分别是、、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＝6328Å，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＝％，＝10—7s，腔长L＝。

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R

1＝3m求它的等价共焦腔腔长，并画出它的位置。

＝,R

2

3．（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= 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。求与腰斑相距z=30cm处的光斑及等相位面曲率半径。

四、论述题（8分）

1．（8分）试画图并文字叙述模式竞争过程

广东工业大学考试试卷 ( B )

课程名称: 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．在一定温度下，自发辐射几率是受激辐射几率的（ B ）倍

2．粒子数反转分布状态微观粒子满足（D ）

（A）费米分布（B）高斯分布（C）玻尔兹曼分布（D）负温度分布

3．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（ A ）4．CO

2

5．平行平面腔在稳定图上的坐标为（ C ）

（A）（-1，-1）（B）（0，0）（C）（1，1）（D）（0，1）

6．谐振腔的纵模共振频率为（ A ）

7．对称共焦腔基模光腰为（ A ）

8．对同一种介质，小信号增益系数随（ B ）变化

（A）谱线宽度（B）激发功率（C）粒子数密度（D）自发辐射几率

9．调Q激光器通常可获得（ C ）量级短脉冲

10．红宝石激光器是典型的（ B ）系统

（A）二能级（B）三能级（C）四能级（D）多能级

二. 填空（20分）

1．激光束的基本特性是____________________、_________________________

_____________________________、___________________________。（4分）

2．光和物质相互作用产生受激辐射时，辐射光和照射光具有完全相同的特性，这

些特性是指、、和。（4分）

3．激光腔振荡模的特征是、、

、。（4分）

4．He-Ne激光器是典型的四能级系统，有三条主要激光谱线，其激光谱线及波长

分别为、、

。（6分）

5．若光束通过1m长的激光介质以后，光强增大了一倍，此介质的增益系数G为

（2分）

三、计算题（44 分）

1．（8分）静止氖原子谱线中心波长为，求当它以速度向观察者运动时，中心波长变为多大？

2．（8分）腔长为的氩离子激光器，发射中心频率＝l014Hz，荧光线宽＝6l08 Hz，问它可能存在几个纵模?相应的q值为多少？ (设=1))

3．（20分）某激光器采用平凹腔，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斑位置。

（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。

4，（8分）He-Ne激光器辐射6328Å光波，其方形镜对称共焦腔，腔长L＝。腔内同时存在，，横模。若在腔内接近镜面处加小孔光阑选取横模，试问：(1)如只使模振荡，光阑孔径应多大？(2)如同时使，模振荡而抑制振荡，光阑孔径应多大？四．论述题（6分）

1．（6分）试述调Q激光器原理

激光原理及应用（B）卷答案及评分标准：

一．（30分）

BDCACAABCB

二. （20分）

1. 方向性好、单色性好、相干性好、高亮度 (4分)

2．相位、频率、偏振态、传播方向。（4分）

3.