激光原理复习题(考研可参考)

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激光技术复习题

激光技术复习题

激光技术复习题一、激光的基本原理激光,全称为“受激辐射光放大”,是一种具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性的光。

要理解激光的产生,首先得从原子的能级结构说起。

原子中的电子处于不同的能级,当电子从高能级跃迁到低能级时,会释放出光子。

在普通光源中,光子的发射是自发的,各个原子的发光是随机的,没有固定的相位和方向关系。

而在激光产生的过程中,存在着受激辐射的现象。

处于高能级的原子受到外来光子的激励,会跃迁到低能级,并发射出与激励光子具有相同频率、相位、偏振方向和传播方向的光子,从而实现光的放大。

为了实现激光的持续输出,还需要有光学谐振腔。

光学谐振腔通常由两块平行的反射镜组成,使得在腔内往返传播的光能够不断得到放大,同时只有满足一定频率和方向条件的光才能形成稳定的激光输出。

二、激光的特性1、高亮度激光的亮度极高,比普通光源要强得多。

这使得激光在材料加工、医疗手术、激光武器等领域有着广泛的应用。

例如,在激光切割中,高亮度的激光能够瞬间将材料熔化甚至气化,实现高精度的切割。

2、高方向性激光具有极好的方向性,其光束的发散角非常小。

这使得激光能够传播很远的距离而不发生明显的扩散,可用于激光通信、激光测距、激光雷达等。

3、高单色性激光的单色性好,即其波长范围非常窄。

这对于光谱分析、光学测量等领域具有重要意义,能够提供更精确的测量结果。

4、高相干性激光的相干性强,意味着其光波的相位关系非常稳定。

这使得激光在干涉测量、全息摄影等方面发挥着重要作用。

三、激光的产生方式1、气体激光器常见的有氦氖激光器、二氧化碳激光器等。

气体激光器的工作物质是气体,通过放电等方式激发气体原子产生激光。

2、固体激光器如红宝石激光器、钕玻璃激光器等。

其工作物质是固体晶体,具有较高的能量存储能力和输出功率。

3、液体激光器以有机染料溶液为工作物质,具有波长可调谐的特点。

4、半导体激光器体积小、效率高、寿命长,广泛应用于光通信、光存储等领域。

四、激光的应用1、工业领域激光切割、焊接、打孔、打标等工艺已经在制造业中得到广泛应用,提高了生产效率和加工精度。

不得不看的激光原理试题,考试必备精品文档12页

不得不看的激光原理试题,考试必备精品文档12页

dt
时间内由于自发跃迁引起的由
E2

E1
跃迁的原子数。
在单位时间内能级 E2 减少的粒子数为
dn2 dt
dn21 dt
sp
将(1)式带入得
dn2 dt
A21n2
由此式可得
n2 (t) n20e A21t ( n20 为 t 0 时刻高能级具有的粒子数)
所以自发辐射的平均寿命
s
1 n20
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 Lc 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。
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。
4.什么是黑体辐射?写出 Planck 公式,并说明它的物理意义。Page10 答:黑体辐射(page10):当黑体处于某一温度 T 的热平衡情况下,它所吸收的辐射能量应等于 发出的辐射能量,即黑体与辐射场之间应处于能量(热)平衡状态,这种平衡必然导致空腔内
开始发光的时间参差不一,所以各列光波频率虽然相同,均为 ,各列光波之间没有固定的相
第1页
位关系,各有不同的偏振方向,而且各个原子所发的光将向空间各个方向传播,即大量原子的
自发辐射过程是杂乱无章的随机过程,所以自发辐射的光是非相干光。
自发跃迁爱因斯坦系数:
A21
1 s
(2)受激吸收
过程描述(page12)处于低能态 E1 的一个原子,在频率为 的辐射场作用(激励)下,吸收 一个能量为 h 的光子并向 E2 能态跃迁,这种过程称为受激吸收跃迁。

激光原理考研题库

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激光原理考研题库激光原理考研题库激光技术是现代科学技术中的一项重要领域,广泛应用于医疗、通信、制造等各个领域。

而对于学习激光原理的考研生来说,掌握相关知识点和解题技巧是非常重要的。

本文将为大家介绍一些常见的激光原理考研题目,并提供解题思路和方法,帮助考生更好地备考。

一、选择题1. 下列关于激光的说法中,正确的是:A. 激光是一种具有高度相干性的光B. 激光是一种具有高度准直性的光C. 激光是一种具有高度单色性的光D. 以上说法都正确解析:D。

激光具有高度相干性、准直性和单色性,这是激光与其他光源最本质的区别。

2. 激光器的基本组成部分不包括:A. 激光介质B. 激发源C. 反射镜D. 透镜解析:D。

激光器的基本组成部分包括激光介质、激发源、反射镜和光学腔等,透镜并不是激光器的必备组成部分。

二、填空题1. 激光器的工作原理是通过_____将电能转化为光能。

解析:电能转化为光能是激光器的基本工作原理,这是激光器产生激光的关键步骤。

2. 激光的放大过程发生在______中。

解析:激光的放大过程发生在激光介质中,激光介质起到了放大激光的作用。

三、简答题1. 请简要说明激光的相干性是什么?解析:激光的相干性是指激光波的波长和相位在时间和空间上保持稳定的特性。

相干性决定了激光的干涉和衍射效应,使得激光能够产生干涉条纹和高质量的光学图像。

2. 请简要说明激光的准直性是什么?解析:激光的准直性是指激光光束的传播方向与光轴的偏离程度。

激光具有高度准直性,这意味着激光光束能够保持较小的散射角度,使得激光能够在较远距离传输而不会发生明显的扩散。

四、计算题1. 一台激光器的输出功率为10W,激光波长为632.8nm,求每秒钟激光器发射的光子数。

解析:光子数可以通过激光功率和光子能量之间的关系来计算。

光子能量E等于光速c乘以普朗克常量h,再除以激光波长λ。

因此,每秒钟发射的光子数n等于激光功率P除以光子能量E。

代入数值计算即可得到结果。

激光原理复习题(含参考答案)

激光原理复习题(含参考答案)

激光原理复习题(含参考答案)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11. 任何一个共焦腔与无穷多个稳定球面腔等价,而任何一个满足稳定条件的球面腔唯一地等价于一个共焦腔。

12. 激光器的基本结构包括三部分,即工作物质、激励物质光学谐振腔。

13. 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10 个(设μ=1)。

14. 激光的特点是相干性强、单色性佳、方向性好高亮度。

15 调Q 技术产生激光脉冲主要有 、 两种方法,调Q 激光器通常可获得ns 量级短脉冲,锁模有 和 两种锁模方式。

锁模 、 调Q 主动锁模 被动锁模16. 受激辐射激励发射出的光子与外来光完全相同,即 , , , 。

传播方向相同,相位相同,偏振态相同,频率相同17写出光与物质相互作用的爱因斯坦关系式,说明其物理含义。

答:(1)自发辐射跃迁几率2121211sp s dn A dt n τ⎛⎫== ⎪⎝⎭,表示了单位时间内从高能级向低能级跃迁的原子数与高能级原有粒子数的比例。

(2)受激吸收跃迁几率121211st dn W dt n ⎛⎫= ⎪⎝⎭,表示单位时间内由于受激跃迁引起的由低能级向高能级跃迁的原子数和低能级原子数的比例。

激光原理试题

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。

激光原理复习题(含参考答案)

激光原理复习题(含参考答案)

激光原理复习题(含参考答案)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11. 任何一个共焦腔与无穷多个稳定球面腔等价,而任何一个满足稳定条件的球面腔唯一地等价于一个共焦腔。

12. 激光器的基本结构包括三部分,即工作物质、激励物质光学谐振腔。

13.有一个谐振腔,腔长L=1m,在1500MH z的范围内所包含的纵模个数为10个(设μ=1)。

14.激光的特点是相干性强、单色性佳、方向性好高亮度。

15 调Q 技术产生激光脉冲主要有 、 两种方法,调Q激光器通常可获得ns 量级短脉冲,锁模有 和 两种锁模方式。

锁模 、 调Q 主动锁模 被动锁模 16.受激辐射激励发射出的光子与外来光完全相同,即 , , ,。

传播方向相同,相位相同,偏振态相同,频率相同17写出光与物质相互作用的爱因斯坦关系式,说明其物理含义。

答:(1)自发辐射跃迁几率2121211sp s dn A dt n τ⎛⎫== ⎪⎝⎭,表示了单位时间内从高能级向低能级跃迁的原子数与高能级原有粒子数的比例。

(2)受激吸收跃迁几率121211st dn W dt n ⎛⎫= ⎪⎝⎭,表示单位时间内由于受激跃迁引起的由低能级向高能级跃迁的原子数和低能级原子数的比例。

激光原理练习题及答案

激光原理练习题及答案

激光原理练习题及答案一、选择题1. 激光的产生是基于以下哪种物理现象?A. 光电效应B. 康普顿散射C. 受激辐射D. 黑体辐射答案:C2. 激光器中的“泵浦”是指什么?A. 激光器的启动过程B. 激光器的冷却过程C. 激光器的增益介质D. 激光器的输出过程答案:A3. 以下哪种激光器不是按照工作物质分类的?A. 固体激光器B. 气体激光器C. 半导体激光器D. 脉冲激光器答案:D二、填空题4. 激光的三个主要特性是________、________和________。

答案:单色性、相干性和方向性5. 激光器中的增益介质可以是________、________或________等。

答案:固体、气体或半导体三、简答题6. 简述激光与普通光源的区别。

答案:激光与普通光源的主要区别在于激光具有高度的单色性、相干性和方向性。

普通光源发出的光波长范围较宽,相位随机,方向分散,而激光则具有单一的波长,相位一致,且能沿特定方向高度集中。

7. 解释什么是激光的模式竞争,并说明其对激光性能的影响。

答案:激光的模式竞争是指在激光腔中,不同模式(横模和纵模)之间争夺增益介质提供的增益资源。

模式竞争可能导致激光输出不稳定,影响激光的质量和效率。

通过优化腔体设计和使用模式选择器可以减少模式竞争,提高激光性能。

四、计算题8. 假设一个激光器的增益介质长度为10cm,泵浦效率为80%,增益系数为0.01cm^-1。

计算在不考虑任何损耗的情况下,激光器的增益。

答案:增益 = 增益系数× 增益介质长度× 泵浦效率 = 0.01× 10× 0.8 = 0.89. 如果上述激光器的输出镜的反射率为90%,计算腔内光强每通过一次腔体增加的百分比。

答案:增益百分比 = (1 - 反射率) × 增益 = (1 - 0.9) × 0.8 = 0.08 或 8%五、论述题10. 论述激光在医学领域的应用及其原理。

激光原理考试复习

激光原理考试复习

一、选择题1.自发辐射爱因斯坦系数与激发态E 2平均寿命τ的关系为( B ))D ( )C ( 1)B ( )A (212212121eA N A A A ττττ====2.在一定温度下,自发辐射几率是受激辐射几率的( B )倍8)D ( 8)C ( 8)B ( 8)A (3233333cv chv chv cv ππππ3.爱因斯坦系数A 21和B 21之间的关系为( C )8)D ( 8)C ( 8)B ()A (222121332121332121212121chv B A chv B A Δv cv B A eg g B A kThv πππ====-4.自然增宽谱线为( C ) 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5. 对称共焦腔在稳定图上的坐标为( B )平行平面腔在稳定图上的坐标为( C ) 半共心腔在稳定图上的坐标为( D )对称共心腔在稳定图上的坐标为( A ) (A )(-1,-1) (B ) (0,0) (C )(1,1) (D )(0,1) 6.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 7.谐振腔的纵模间隔为( B )cL qv cL v Lc v Lc qv μμμμ2 )D ( 2 )C ( 2 )B ( 2 )A (=∆=∆=∆=∆8.谐振腔的纵模共振频率为( A ) cL qv cL v Lc v Lc qv q q q q μμμμ2 )D ( 2 )C ( 2 )B ( 2 )A (====9.对称共焦腔基模光腰为( A ) LLL Lπλωλπωλπωπλω2 )D ( 2 )C ( 2 )B ( 2 )A (0000====10.对称共焦腔基模的远场发散角为( C )L LLL πλθπλθλπθπλθ222 )D ( 222 )C ( 42 )B ( 2 )A (≈≈≈≈11.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12.锁模激光器通常可获得( A )量级短脉冲 调Q 激光器通常可获得(C )量级短脉冲fs)D ( ns )C ( μs )B ( ps )A (13.YAG 激光器是典型的( C )系统 红宝石激光器是典型的( B )系统 氦-氖激光器属于典型的( C )系统(A )二能级 (B )三能级 (C ) 四能级 (D )多能级14.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 15.CO 2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 )Hz101.7 )D ( 10Hz 1.7 )C ( Hz 101.7 )B ( s 101.7 )A (8-8-8⨯⨯⨯⨯16.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 17.世界上第一台激光器是 ( D )(A) 氦氖激光器 (B) 二氧化碳激光器 (C) 钕玻璃激光器 (D) 红宝石激光器 (E) 砷化镓结型激光器. 18.按照原子的量子理论,原子可以通过自发辐射和受激辐射的方式发光,它们所产生的光的特点是:( B ) (A) 两个原子自发辐射的同频率的光是相干的,原子受激辐射的光与入射光是不相干的. (B) 两个原子自发辐射的同频率的光是不相干的,原子受激辐射的光与入射光是相干的. (C) 两个原子自发辐射的同频率的光是不相干的,原子受激辐射的光与入射光是不相干的.(D) 两个原子自发辐射的同频率的光是相干的,原子受激辐射的光与入射光是相干的. 19.体积3cm 1=V ,线宽nm 10=∆λ,中心波长60nm ,模式数目为( C ) 20201012104 (D) 102 (C) 104 (B) 102 )A (⨯⨯⨯⨯20.多普勒加宽发生在 ( C )介质中(A )固体 (B )液体 (C )气体 (D )等离子体 21. 对于均匀增宽介质,中心频率处小信号增益系数为)00(v G ,当sII =时,饱和显著,非小信号中心频率增益系数为:( C ) (A ))00(v G(B ))00(2v G(C ))00(21v G(D ))00(31v G22.一平凹腔,其凹面镜的半径R 等于腔长L,它是( B ) 一平凹腔,其凹面镜的半径R 小于腔长L,它是( C ) (A )稳定腔 (B )临界腔 (C )非稳腔 23.能够完善解释黑体辐射实验曲线的是( C )(A )瑞利-金斯公式 (B )维恩公式 (C )普朗克公式 (D )爱因斯坦公式 24.腔长为0.5米,μ=1.5,纵模间隔为( B ) (A )HZ 8105.1⨯ (B )HZ8102⨯ (C )HZ 8103⨯ (D )HZ 8104⨯24.原子受激辐射的光与外来引起受激辐射的光具有相同的 ( B ) ①频率、②发散角、③量子状态、④偏振、⑤传播方向(A)①②③④ (B) ①③④⑤ (C)①②③ (D)③④⑤ 25..在激光器中利用光学谐振腔 ( C ) (A) 可提高激光束的方向性,而不能提高激光束的单色性. (B) 可提高激光束的单色性,而不能提高激光束的方向性. (C) 可同时提高激光束的方向性和单色性.(D) 既不能提高激光束的方向性也不能提高其单色性. 26.自然加宽是由于( A )引起(A )激发态有一定的寿命 (B )粒子的碰撞 (C )多普勒效应 (D )粒子的振动 27. 多普勒加宽宽度可表示为( B )(A )217)(1016.7v Tv molD μ-⨯=∆ (B )217)(1016.7v Tv molD μ-⨯=∆(C )7)(1016.7v Tv molD μ-⨯=∆ (D )27)(1016.7v Tv molD μ-⨯=∆28.在方型对称情形,TEM 11对应的花样( B )(A )(B )(C )(D )(E )29.在连续运转激光器稳定状态( D )(A )增益系数随泵浦功率增加 (B )增益系数随光强增加而减少(C )小信号增益系数随光强增加 (D )增益系数等于阈值增益系数30.设均匀增宽型介质的小讯号增益曲线的宽度为v ∆,当s I I =时的稳定工作时讯号增益曲线的线宽为( C )2 (D ) 2 (C) Δ3 (B ) )A (v v v v ∆∆∆31.锁模激光器输出脉冲功率2NI ∝,N 为:( B )(A ) 脉冲数目.(B )纵模数目.(C )横模数目.(D )能级数目二、填空题1.任何一个共焦腔与 无穷多个稳定球面腔 等价,而任何一个满足稳定条件的球面腔 唯一 地等价于一个共焦腔。

激光原理复习题(含参考答案)

激光原理复习题(含参考答案)

激光原理复习题(含参考答案)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11. 任何一个共焦腔与 无穷多个稳定球面腔 等价,而任何一个满足稳定条件的球面腔 唯一 地等价于一个共焦腔。

12. 激光器的基本结构包括三部分,即 工作物质 、 激励物质 光学谐振腔 。

13. 有一个谐振腔,腔长L=1m ,在1500MH z的范围内所包含的纵模个数为 10 个(设μ=1)。

14. 激光的特点是 相干性强 、 单色性佳 、方向性好 高亮度 。

15 调Q 技术产生激光脉冲主要有 、 两种方法,调Q 激光器通常可获得ns 量级短脉冲,锁模有 和 两种锁模方式。

锁模 、 调Q 主动锁模 被动锁模16. 受激辐射激励发射出的光子与外来光完全相同,即 , , , 。

传播方向相同,相位相同,偏振态相同,频率相同17写出光与物质相互作用的爱因斯坦关系式,说明其物理含义。

答:(1)自发辐射跃迁几率2121211sp s dn A dt n τ⎛⎫== ⎪⎝⎭,表示了单位时间内从高能级向低能级跃迁的原子数与高能级原有粒子数的比例。

(2)受激吸收跃迁几率121211st dn W dt n ⎛⎫= ⎪⎝⎭,表示单位时间内由于受激跃迁引起的由低能级向高能级跃迁的原子数和低能级原子数的比例。

激光原理试题及答案

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________。

激光原理复习资料

激光原理复习资料

激光原理复习资料一、选择题1. 在光和原子体系的相互作用中,自发辐射和受激吸收总是(D )存在的。

A.. 都不B. 不同时C. 一种或两种D.同时2. 在共轴球面谐振腔,如果腔体是稳定的,则腔需要满足的是(A )A. 1021<<g gB. 121>g gC. 0g 12121==g g g 或D. 121<g g3. 对称共焦腔的1D A 21-=+)(,就稳定性而言,此对称共焦腔是(A ) A.稳定腔 B.非稳定腔 C.混合腔 D.任意腔4. 半导体发光二极管发出的光是(C )A.自然光B. 激光C. 荧光D.任意光5. 以下那个不是激光武器所具有的优点(B )A.无需进行弹行计算B.有小的后座力C.操作简便,移动灵活,使用范围广D.污染,消费比高6.以下哪个过程能实现激光的光放大(C )A.受激吸收B.自发辐射C.受激辐射D.自发辐射和受激辐射7.四价的本征导体Si ,Ge 等,掺入少量三价的杂志元素(如B ,Ga ,Ze 等)形成空穴为(D )A.绝缘体B.导体C. n 型导体D.P 型半导体8.以下不是激光器的基本组成部分的是(B )A.工作物质B.谐振腔C.泵浦原D.发光二极管二、填空题1.激光器的基本组成包括工作物质、谐振腔、泵浦原.2.激光器按工作物质可以分为固体激光器、气体激光器、染料激光器、半导体激光器。

3.在现代的激光器中,第一台激光器红宝石激光器是三能级系统,钕玻璃激光器是四能级系统。

4.产生激光的必要条件是实现粒子反转。

5.激光的四个特性分别是方向性、单色性、高亮度、相干性。

6.激光的调制技术按调制的物理效应可以分为电光调制、声光调制、磁光调制。

7.激光武器的杀伤机理是烧灼效应、激波效应、辐射效应。

8.调Q技术产生激光脉冲主要有锁模、调Q两种方法,调Q激光器通常可以获得ns量级,锁模有主动锁模和被动锁模两种锁模方式。

9.固体激光器主要的泵浦源有氪灯泵浦、高效脉冲氙灯泵浦等。

激光原理(含答案)

激光原理(含答案)

1、试证明:由于自发辐射,原子在E2能级的平均寿命211/s A τ=。

(20分)证明:根据自发辐射的性质,可以把由高能级E2的一个原子自发地跃迁到E1的自发跃迁几率21A 表示为212121()spdn A dt n = (1)式中21()spdn 表示由于自发跃迁引起的由E2向E1跃迁的原子数因在单位时间内能级E2所减少的粒子数为221()sp dn dn dt dt =- (2)把(1)代入则有2212dn A n dt =- (3)故有22021()exp()n t n A t =- (4)自发辐射的平均寿命可定义为22001()s n t dt n τ∞=⎰ (5)式中2()n t dt为t 时刻跃迁的原子已在上能级上停留时间间隔dt 产生的总时间,因此上述广义积分为所有原子在激发态能级停留总时间,再按照激发态能级上原子总数平均,就得到自发辐射的平均寿命。

将(4)式代入积分(5)即可得出210211exp()s A t dt A τ∞=-=⎰2、一光束通过长度为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,试求该物质的增益系数。

(20分)解: 若介质无损耗,设在光的传播方向上z 处的光强为I(z),则增益系数可表示为()1()dI z g dz I z =故()(0)exp()I z I gz =根据题意有(1)2(0)(0)exp(1)I I I g ==⨯解得1ln(2)0.693g cm -==3、某高斯光束0 1.2,10.6.mm um ωλ==今用F=2cm 的锗透镜来聚焦,当束腰与透镜的距离为10m,1m,0时,求焦斑大小和位置,并分析结果 (30分)解:由高斯光束q 参数的变化规律有(参书P77: 图2.10.3) 在z=0 处200(0)/q q i πωλ== (1)在A 处(紧挨透镜L 的“左方”)(0)A q q l=+ (2)在B 处(紧挨透镜L 的“右方”)111B A q q F =-(3)在C 处C B Cq q l =+ (4)又高斯光束经任何光学系统变换时服从所谓ABCD 公式,由此得00C Aq Bq Cq D +=+ (5)其中1101011/101C A B l l C D F ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦ (6)则222220022222200()()()()()()()C C l F l F q l F i F l F l πωπωλλπωπωλλ--=++-+-+ (7)在像方高斯光束的腰斑处有{}Re 1/0C q =,得2202220()()0()()C l F l l F F l πωλπωλ--+=-+ (8)解得像方束腰到透镜的距离2'2220()()()C F l F l l F F l πωλ-==+-+ (9)将(9)代入(8)得出22220()()()C F l F q iF l πωλ-=-+ (10)由此求得220'222001111Im (1)()C l q F F πωπωλωλ⎧⎫=-=-+⎨⎬⎩⎭ (11。

华中科技大学《激光原理》考研题库及答案

华中科技大学《激光原理》考研题库及答案

华中科技大学《激光原理》考研题库及答案在考研的征程中,《激光原理》这门课程对于许多学子来说,既是挑战,也是机遇。

为了帮助大家更好地应对华中科技大学《激光原理》的考研,我们精心准备了这份题库及答案,希望能为大家的复习之路点亮一盏明灯。

一、选择题1、以下关于激光的特点,错误的是()A 方向性好B 单色性好C 相干性好D 能量分布均匀答案:D解析:激光具有方向性好、单色性好、相干性好的特点,但能量分布并不均匀,通常在光束中心处能量较高。

2、实现粒子数反转的必要条件是()A 工作物质具有亚稳态B 激励能源足够强C 工作物质具有三能级结构D 工作物质具有四能级结构答案:A解析:要实现粒子数反转,工作物质必须具有亚稳态,这样才能使处于高能级的粒子数多于低能级的粒子数。

3、下列哪种激光器属于气体激光器()A 红宝石激光器B 氦氖激光器C 半导体激光器D 染料激光器答案:B解析:氦氖激光器是常见的气体激光器,红宝石激光器是固体激光器,半导体激光器属于半导体激光器,染料激光器是液体激光器。

4、激光的纵模频率间隔与()有关A 谐振腔长度B 工作物质的折射率C 激光波长D 以上都是答案:D解析:激光的纵模频率间隔与谐振腔长度、工作物质的折射率以及激光波长都有关系。

5、激光的阈值条件与()有关A 增益系数B 损耗系数C 谐振腔长度D 以上都是答案:D解析:激光的阈值条件取决于增益系数、损耗系数和谐振腔长度等因素。

二、填空题1、激光产生的必要条件是________、________和________。

答案:工作物质、激励能源、光学谐振腔2、激光的三个主要特性是________、________和________。

答案:方向性好、单色性好、相干性好3、常见的固体激光器有________、________等。

答案:红宝石激光器、Nd:YAG 激光器4、光学谐振腔的品质因数 Q 与谐振腔的________和________有关。

激光原理笔试题及答案

激光原理笔试题及答案

激光原理笔试题及答案一、选择题(每题5分,共20分)1. 激光的英文缩写是:A. LEDB. LCDC. LASERD. LEDE答案:C2. 激光的产生原理是:A. 热效应B. 光电效应C. 康普顿散射D. 受激辐射答案:D3. 激光器中,工作物质是:A. 气体B. 液体C. 固体D. 所有选项答案:D4. 下列哪种激光器不是基于固体激光器的?A. 红宝石激光器B. 钕玻璃激光器C. 氩离子激光器D. 二氧化碳激光器答案:C二、填空题(每空5分,共20分)1. 激光的特点是方向性好、_______、亮度高。

答案:单色性好2. 激光器的工作原理基于_______效应。

答案:受激辐射3. 激光器的输出功率通常用_______来表示。

答案:瓦特4. 激光器的类型包括固体激光器、_______激光器、气体激光器等。

答案:液体三、简答题(每题10分,共20分)1. 简述激光的产生过程。

答案:激光的产生过程包括激发、粒子数反转和受激辐射放大。

首先,工作物质被激发到高能级,使得高能级上的粒子数多于低能级,形成粒子数反转。

然后,当一个高能级的粒子通过受激辐射释放光子时,会激发更多的粒子以相同的方式释放光子,形成相干光束,即激光。

2. 描述激光在医学领域的应用。

答案:激光在医学领域的应用非常广泛,包括激光外科手术、眼科治疗、皮肤治疗、肿瘤治疗等。

激光手术可以减少出血和感染的风险,提高手术的精确性和安全性。

在眼科治疗中,激光可以用于矫正视力,如LASIK手术。

在皮肤治疗中,激光可以用于去除痣、纹身和疤痕。

在肿瘤治疗中,激光可以用于精确地摧毁肿瘤细胞。

四、计算题(每题20分,共40分)1. 假设一个激光器的输出功率为100mW,工作波长为532nm,请计算激光的光子能量。

答案:光子能量E = h * c / λ,其中 h 是普朗克常数(6.626x 10^-34 Js),c 是光速(3 x 10^8 m/s),λ 是波长(532 x10^-9 m)。

激光原理复习题

激光原理复习题

激光原理复习题激光原理复习题激光技术作为一项重要的科学技术,已经在许多领域得到广泛应用。

激光的原理是指通过受激辐射产生的高度聚焦和单色性的光束。

在这篇文章中,我们将回顾一些与激光原理相关的复习题,以帮助读者更好地理解激光技术的基本概念和应用。

1. 什么是激光?激光是指具有高度聚焦和单色性的光束。

它由一个具有特定能级的材料(激活介质)产生,通过受激辐射的过程放大并聚焦成为一束高能量的光。

2. 激光与常规光的主要区别是什么?激光与常规光的主要区别在于它的聚焦性和单色性。

激光光束能够被聚焦到非常小的点上,而常规光则会散开。

此外,激光是单色光,只包含一个特定波长的光,而常规光则是由多种波长的光混合而成。

3. 激光的产生过程是怎样的?激光的产生过程包括三个基本步骤:激发、受激辐射和光放大。

首先,通过能量输入(例如电流或光能)激发激活介质的原子或分子,使其处于高能级。

然后,当一个光子经过激活介质时,它会与一个处于高能级的原子或分子发生碰撞,导致原子或分子从高能级跃迁到低能级,并释放出一个与激发光子相同频率的光子。

最后,这些光子经过光放大器的放大,形成一束高能量的激光光束。

4. 激光的应用领域有哪些?激光技术在许多领域都有广泛的应用。

例如,它被用于医学领域的激光手术、皮肤美容和眼科手术;在通信领域,激光被用于光纤通信和激光雷达;在制造业中,激光被用于切割、焊接和打标等加工工艺;在科学研究中,激光被用于光谱分析、原子物理实验和量子计算等领域。

5. 激光的安全性问题是什么?激光具有高能量和高聚焦性,因此在使用激光时需要注意安全问题。

激光光束对人眼和皮肤有潜在的伤害。

因此,必须采取适当的防护措施,如佩戴激光防护眼镜和避免直接暴露于激光光束中。

6. 激光的单色性是如何实现的?激光的单色性是由于激活介质中的原子或分子只能在特定的能级之间跃迁,从而只能发射特定频率的光子。

这使得激光只能产生单一波长的光,从而具有单色性。

通过这些复习题,我们回顾了激光的基本概念和原理。

激光原理考研真题及答案解析

激光原理考研真题及答案解析

激光原理考研真题及答案解析近些年来,激光技术在各个领域的应用越来越广泛,因此对激光原理的理解和掌握成为很多学术考试的重点。

本文将对激光原理考研真题进行分析,并对答案进行解析,希望能够帮助考生更好地理解和掌握激光原理。

【第一题】激光的产生过程中,以下描述正确的是?A. 激光的产生是因为物质在受激辐射的作用下产生的B. 激光是一种单色、相干、聚束的光C. 激光的产生需要外界的能量输入D. 激光的产生是由于物体表面的反射造成的【解析】正确答案是B。

激光的产生是因为物质在受激辐射的作用下产生的,这是错误的。

激光是一种单色、相干、聚束的光,这是激光的基本特性。

激光的产生并不需要外界的能量输入,因此C也是错误的。

D选项是错误的,激光的产生并不是由于物体表面的反射造成的。

【第二题】激光的特点不包括以下哪一项?A. 激光具有单色性B. 激光具有高亮度C. 激光具有高时空相干性D. 激光具有高频率【解析】正确答案是D。

激光的特点中,并不包括高频率。

激光具有单色性,即具有很窄的频谱宽度,因此可以产生非常纯净的颜色。

激光具有高亮度,这是因为激光具有非常高的能量密度。

激光具有高时空相干性,即在时间和空间上的波动性非常强。

【第三题】以下关于激光的应用描述正确的是?A. 激光器可以用来进行医疗手术B. 激光可以用于切割和焊接材料C. 激光可以用来进行物体的三维扫描D. 激光可以用来进行图像的显示【解析】正确答案是A、B、C。

激光器可以用来进行医疗手术,这是因为激光具有高聚焦性和高能量密度,可以实现对细胞和组织的精确操作。

激光可以用于切割和焊接材料,这是因为激光具有高亮度和高时空相干性,可以实现对材料的精确处理。

激光可以用来进行物体的三维扫描,这是因为激光可以通过测量物体与激光的反射时间来获取物体的形状和表面特征。

激光并不适用于图像的显示,这是因为激光是单色的,无法产生丰富多彩的图像。

【第四题】以下关于激光的安全性描述正确的是?A. 激光对人体的损伤主要是由光热效应引起的B. 激光对人体的损伤主要是由光电效应引起的C. 激光的波长越长,对人体的损伤越小D. 激光的功率越大,对人体的损伤越小【解析】正确答案是A。

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第一章 电磁波1. 麦克斯韦方程中麦克斯韦方程最重要的贡献之一是揭示了电磁场的内在矛盾和 运动;不仅电荷和电流可以激发电磁场, 而且变化的电场和磁场 也可以相互激发。

在方程组中是如何表示这一结果?答:(1)麦克斯韦方程组中头两个分别表示电场和磁场的旋度,后两个分别表示电场和磁场的散度;(2)由方程组中的1式可知,这是由于具有旋度的随时间变化的电场(涡旋电场),它不是由电荷激发的,而是由随时间变 化的磁场激发的;⑶由方程组中的2式可知,在真空中,,J =0,则有*B 0 0卡 ;这表明了随时间变化的电场会 导致一个随时间变化的磁场; 相反一个空间变化的磁场会 导致一个随时间变化的电场。

这种交替的不断变换会导致 电磁波的产生。

2, 产生电磁波的典型实验是哪个?基于的基本原理是什么?答:产生电磁波的典型实验是赫兹实验。

基于的基本原理:原子 可视为一个偶极子,它由一个正电荷和一个负电荷中心组成, 偶极矩在平衡位置以高频激光原理复习题B 0J .E.B BtE0 0t/ 0 0做周期振荡就会向周围辐射电磁波。

简单地说就是利用了振荡电偶极子产生电磁波。

3光波是高频电磁波部分,高频电磁波的产生方法和机理与低频电磁波不同。

对于可见光范围的电磁波,它的产生是基于原子辐射方式。

那么由此原理产生的光的特点是什么?答:大量原子辐射产生的光具有方向不同,偏振方向不同,相位随机的光,它们是非相干光。

4激光的产生是基于爱因斯坦关于辐射的一般描述而提出的。

请问爱因斯坦提出了几种辐射,其中那个辐射与激光的产生有关,为什么?答:有三种:自发辐射,受激辐射,受激吸收。

其中受激辐射与激光的产生有关,因为受激辐射发出来的光子与外来光子具有相同的频率,相同的发射方向,相同的偏振态和相同的相位,是相干光。

5光与物质相互作用时,会被介质吸收或放大。

被吸收时,光强会减弱,放大时说明介质对入射光有增益。

请问增益系数是与原子相关的哪个物理量成正比?这个物理量在激光的产生过程中扮演什么角色?答:增益系数正比于反转粒子数:激光产生的必要条件之一就是原子中有反转粒子数的存在。

6在激光的产生过程中,由于光强会被不断的放大,但不会导致产生的激光也被无限放大,这是由于光强的的增加,而翻转粒子数会减少的饱和效应所致。

那么在增益系数中这一过程是如何表示的,请说明各个物理量的意义?gg o1 1I1sg oI sg为答:,其中为小信号增益系数。

饱和光强。

大信号增益系数,它是频率的函数。

从式子中看到,光达到饱和时,增益系数就不再增加了7激光产生的一个重要条件是要有光学谐振腔。

光学谐振腔的作用主要有哪几个?答:光学谐振腔具有以下作用:提供光学正反馈;就是说增强光放大作用,对产生的激光模式进行控制,使激光具有极好的方向性(沿轴线),使激光具有极好的单色性。

8•光学谐振腔中会有横模和纵模,通常表示为TEM mnp。

请问它的角标中m, n, p表示的意义分别是什么?答:在光学谐振腔中,满足一定的相位关系的波方能够稳定存在。

即是ka=m n , kb=n n ,kl=p n ,(m,n,p)代表激光的一个模式,m,n分别代表横街面积x,y方向出现的节线数,称为横模序数,p为沿轴出现的节点数,称为纵模序数。

9:激光的特点有哪些?答:相干性强,单色性佳,方向性好,高亮度。

第二章电磁场与物质相互作用1.在原子的简谐振子模型中是如何考虑原子自发辐射的,哪个物理量表示的是原子本身特点?答:原子的自发辐射会导致能量损失,因此核外电子的运动可看作阻尼运动。

则有1 . 1x rx w2x O;xt X o e 2 e iw0t; -为谐振子的辐射衰减时间,表示原子本身特点w0为振子固有频率。

W Q—, k为弹性恢复系数。

m经典辐射阻尼系数,亦称经典辐射能量衰减率2.在外场作用下的原子被极化,其中极化系数的实部和虚部各表示的物理意义是什么?答:实部表示介质的折射率,改变电磁场在介质中的传播速度;虚部表示介质对入射场的吸收或者放大;3.激光介质的增益系数和极化系数的实部还是虚部有关?为什么?答:与虚部有关;虚部表示介质对入射场的吸收或者放大,虚部会导致场振幅的指数衰减,对光强造成影响,而增益系数与光强的吸收或放大有关。

4.谱线的线型因子中分为均匀加宽线型因子和非均匀加宽线型因子。

请问为什么原子辐射会有线型,或辐射宽度?两种不同线型因子的区别是啥?答:原子发射的光是在频率u附近某个频率范围内的,故产生了谱线加宽,即是辐射宽度。

均匀加宽中,每个原子有相同的中心频率,对辐射场有相同的响应,每个单独原子的谱线和整个体系的谱线作同样的展宽;而在非均匀加宽中,每个原子具有不同的中心频率,它们对其中心频率附近小范围内的辐射做出贡献,在没有展宽单个原子谱线的情况下使整个体系的谱线予以展宽。

5.线型因子中又分为洛伦茨线型和高斯线型,它们分别对应着那种加宽机理?答:洛伦兹线型对应自然加宽和碰撞加宽;高斯线型对应多普勒加宽6. 非均匀加宽介质对应的辐射线型因子的主要特点是什么?以气体的多普勒加宽为例说明。

答:是高斯分布函数,满足归一化条件,有最大值。

多普勒线性函数就是原子数按表观中心频率的分布函数满足归一化条件 7建立四能级系统的速率方程的主要考虑是什么? 一共有几个 方程?写出其中的光子数变化方程的表示, 并说明各个物理量的 意义。

答:5 个方程;dNh门2 ¥ n 1 21, 0 vN i -N L ; dt f 1 RIN l 光子数密度;21 , 0发射截面;V 工作物质中的光速;Rl 光 子寿命7. 速率方程主要描述了什么物理量的变化规律?求解速率方程 的主要目的是为了解决那些物理问题?答:能量粒子数密度随时间变化的微分方程;研究各能级粒子数随光强的关系8. 饱和效应对均匀加宽和非均匀加宽的影响有何不同?烧孔效 应的物理机理9D 1cm 2e 0 2 k b T mc 2 -------- 2 V V 0 2k b Tv o (1)具有高斯函数形式0时,具有最大值 9D(1)也可改写为下述形式 In2 g D ] 4In2 0 22 -----------------D e是什么?答:均匀加宽情况下的增益饱和效应的强弱与频率有关,在中心频率处饱和效应最强,偏离中心频率越远饱和效应越弱。

对于非均匀加宽,饱和效应的强弱与频率无关。

烧孔效应:在非均匀加宽情况下,当频率为V ,强度为I的强光入射时,将引起V 一定范围内反转粒子数的增益饱和,使各自与频率的关系曲线上烧出一个孔来,即是烧孔效应,表示入射光I对反转粒子数的选择性消耗。

第三章激光器的振荡特性1.激光器的振荡阈值中有翻转粒子数阈值和增益阈值,它们和那些物理量相关?答:不同模式(频率)具有不同的受激辐射截面,反转粒子数密度不同,则反转粒子数阈值不同;阈值增益系数由单程损耗决定,不同纵模具有相同的阈值,不同横模具有不同的单程损耗,其阈值增益不同。

2.请描述空间烧孔效应的物理过程。

答:当频率一定的纵模在腔内形成稳定振荡事产生一个驻波场。

波腹处光强最大,波节处光强最小,消耗反转粒子数后,波腹处光强最小而波节处光强最大,则形成了空间烧孔。

可见空间烧孔的形成过程由驻波腔和粒子空间转移慢引起的。

3.请描述短脉冲激发过程中的弛豫震荡过程的物理机理。

答:四个阶段。

(激光器的尖峰效应的四个阶段)4.激光器的频率牵引过程指的是与纵模间相关的物理过程,请简述物理机理?答:当激光器的纵模频率与增益介质的中心频率不重合时,纵模频率在振荡过程中会牵向中心频率靠拢。

由于腔内增益介质的折射率吧对振荡频率存在色散,这种色散关系与激活介质的增益系数及增益曲线有关。

在有源腔中,由于增益物质的色散,纵模频率比无源腔纵模频率更靠近谱线中心频率,则就是频率牵引。

5.激光器的无源腔和有源腔的线宽与那些物理量有关?答:无源腔线宽由无源腔内的光子寿命决定,有源腔的线宽取决于净损耗3。

补充理解:无源腔(g=0,吸收与发射的光子数相等)线宽一谐振腔本征线宽,有源腔线宽--- 激光谐振腔线宽第四章光学谐振腔与高斯光束1. 光学谐振腔是激光器的重要组成部分,它的作用是提供轴向的光波模的正反馈以及保证激光器的单模振荡。

激光器的谐振腔主要是开放式谐振腔,为什么?衍射损耗仅发生在镜面的边缘,而开放式谐振腔中心振幅大,边缘振幅小的场会尽可能少的受到衍射损耗的影响,这样经过多次渡越后,除了振幅整体下降,其横向分布将不发生变化,即在腔内往返传输一次后可以“再现”出发时的振幅分布,即自再现模,这样就很好的保证了激光器的单模振荡。

2. 光学谐振腔分为哪三种情况?答:稳定腔:指腔内任一束傍轴光线经过任意多次往返传播而不溢出腔外,是低损耗腔;非稳定腔:指任一束傍轴光线都不可能永远存在于腔内,是高损耗腔;介稳腔:是指某些特定的傍轴光线在腔内往返传播而不溢3.光学谐振腔的稳定条件是什么?答:10 g l g2 1 2、g仁0,g2=0.(1,2 表示下一.L L标啊)g1 1 R;,g2 1 R;4•谐振腔的损耗分为选择性损耗和非选择性损耗,分别对应哪几种损耗?答:选择性损耗则是与横模阶次密切相关的衍射损耗,阶次越高相应的衍射损耗越大;非选择性损耗与横模阶次无关,如投射,吸收,散射损耗。

5.光子的平均寿命与损耗的关系如何?答:光子的平均寿命定义为腔内光强衰减为初始值的1/e时所需要的时间。

t=L/ 5 C,腔内损耗S越大,则t越小,腔内光强衰减越快。

6.研究光在谐振腔中的传输主要讨论的是与那种损耗相关?7.研究光学谐振腔中光的传输过程基于的物理思想是什么?8.光强在谐振腔中的镜面上呈高斯分布,这也是激光输出的空间强度分布形式。

这一结果是什么物理原因所导致的。

9.激光器分为连续和脉冲,另外还有气体,固体和液体,以及半导体激光器。

其中气体和固体激光器的输出线宽有何不同?10.激光输出中的不同模式的产生原因是什么?激光器的谐振腔通常都比较长,在受激辐射的波长范围内,它可能同时是好几个波长的整数倍,因此会有好几种波长都得到谐振,这样的激光器就会输出好几种波长的光(由于受激辐射带宽本身很窄,所以这几个波长也非常接近),这就是多纵模。

激光器的谐振腔反射面和端面都不可能是理想平面,尤其是在固体激光器中,工作物质受热发生凸透镜效应,导致腔内经过工作物质、与基模方向略有差异的某些光也可能符合多次反射的谐振条件,于是激光器会输出几个方向各不相同的光束,这就是多横模。

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