激光复习题

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光电期末复习题答案

光电期末复习题答案一、选择题1. 光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比，与入射光的强度无关。

（对）2. 激光的单色性、相干性和方向性都非常好，因此激光在精密测量和通信领域有着广泛的应用。

（对）3. 光的偏振现象表明光是一种横波。

（对）4. 光的干涉和衍射现象都可以产生明暗相间的条纹，但干涉条纹是稳定的，衍射条纹则不稳定。

（错）5. 光纤通信利用的是光的全反射原理。

（对）二、填空题1. 光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比，与入射光的强度无关。

2. 激光的单色性、相干性和方向性都非常好，因此激光在精密测量和通信领域有着广泛的应用。

3. 光的偏振现象表明光是一种横波。

4. 光的干涉和衍射现象都可以产生明暗相间的条纹，但干涉条纹是稳定的，衍射条纹则不稳定。

5. 光纤通信利用的是光的全反射原理。

三、简答题1. 简述光电效应的基本原理。

答：光电效应是指光照射到金属表面时，金属会释放出电子的现象。

当光的频率高于金属的逸出功对应的频率时，光子的能量足以使电子克服金属的束缚力而逸出，形成光电子流。

光电子的最大初动能与入射光的频率成正比，与入射光的强度无关。

2. 激光有哪些主要应用？答：激光的主要应用包括：精密测量、光纤通信、医疗治疗、工业加工、科研实验等。

激光的高亮度、高单色性和高相干性使其在这些领域中具有独特的优势。

3. 什么是光的偏振现象？答：光的偏振现象是指光波在传播过程中，电场矢量在某一特定方向上的振动。

只有当光波的电场矢量在某一平面内振动时，才能通过偏振片。

偏振现象表明光是一种横波，因为只有横波才能产生偏振现象。

4. 光的干涉和衍射现象有何区别？答：光的干涉现象是指两束或多束相干光波相遇时，由于光波的相位差而产生的光强增强或减弱的现象。

干涉条纹是稳定的，可以产生明暗相间的条纹。

而光的衍射现象是指光波在遇到障碍物或通过狭缝时，由于光波的弯曲而产生的光强分布变化。

衍射条纹则不稳定，随着观察位置的不同而变化。

光电技术自测题

光电技术复习题第一部分自测题一、多项选择题1.下列选项中的参数与接收器有关的有（ AD ）A．曝光量 B.光通量 C.亮度 D.照度2.光电探测器中的噪声主要包括（ ABCDE ）A．热噪声 B.散粒噪声 C.产生复合噪声 f噪声 E 温度噪声3.光电技术中应用的半导体对光的吸收主要是（ AB ）A．本征吸收 B.杂质吸收 C.激子吸收 D.自由载流子吸收 E 晶格吸收二、单项选择题1.被光激发产生的电子溢出物质表面，形成真空中的电子的现象叫做（B）A．内光电效应 B. 外光电效应 C.光生伏特效应 D.丹培效应2.当黑体的温度升高时，其峰值光谱辐射出射度所对应的波长的移动方向为（A）A.向短波方向移动B.向长波方向移动C.不移动D.均有可能3.已知某He-Ne激光器的输出功率为8mW，正常人眼的明视觉和暗视觉最大光谱光是效能分别为683lm/W和1725lm/W，人眼明视觉光谱光视效率为，则该激光器发出的光通量为（D）半导体（A）电子吸收光子能量跃迁入（），产生电子—空穴对的现象成为本征吸收。

A.价带，导带B.价带，禁带C.禁带，导带D.导带，价带5.一个电阻值为1000欧姆的电阻，在室温下，工作带宽为1Hz时，热噪声均方电压为(B)A 3nVB 4nVC 5nVD 6nV6.用照度计测得某环境下的照度值为1000lx，该环境可能是（B）A阳光直射 B阴天室外 C 工作台 D 晨昏蒙影7.已知某辐射源发出的功率为1W，该波长对应的光谱光视效率为，则该辐射源辐射的光通量为（B）A 683lm C 1276lm D 638lm8.为了描述显示器的每个局部面元在各个方向的辐射能力，最适合的辐射度量是（D ）A 辐射照度B 辐射强度C 辐射出度D 辐射亮度9. 电磁波谱中可见光的波长范围为(A)~ B ~1um C 1~3um D 8~12um10. 已知一束激光功率为30mW 、波长为，普朗克常数S h ⋅⨯=J 10626.634-则该激光束的光子流速率N 为（A ）。

激光复习题(1)

11.非稳腔和稳定腔的区别是什么？举例说明哪些是非稳腔？答：(1)区别：稳定腔中傍轴光线能在腔内往返任意多次而不致横向溢出腔外；而非稳腔中傍轴光线在腔内经过有限次往返后必然从侧面溢出腔外。 (2)非稳腔类型所有双凸腔；所有平-凸腔；凹面镜曲率半径小于腔长的平-凹腔；
一镜曲率半径小于腔长一镜曲率半径大于腔长的双凹腔(g1 g 2 0）双凹非稳腔 (g1 g 2 >1) 两镜曲率半径之和小于腔长的双凹腔 (满足g1 g 2 0）凹面镜曲率半径小于腔长的凹-凸非稳腔凹-凸非稳腔（满足g1 g 2 >1) 两镜曲率半径之和大于腔长的凹-凸非稳腔 Nhomakorabeas
(2)受激吸收过程描述处于低能态 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。特征：a) 只有外来光子能量 h E2 E1 时，才能引起受激辐射。b)跃迁概率
不仅与原子性质有关，还与辐射场的有关。受激吸收跃迁概率：W12 B12 v （ B12 为受激吸收跃迁爱因斯坦系数， v 为辐射场） (3)受激辐射过程描述：处于上能级 E2 的原子在频率为的辐射场作用下，跃迁至低能态
12.什么是谱线加宽？有哪些加宽类型？加宽机制是什么？答：(1)谱线加宽：由于各种因素的影响，自发辐射并不是单色的，而是分布在中 E 心频率 0 = 2 附近一个很小的频率范围内，这就叫谱线加宽。 E1 (2)加宽类型及机制 a)均匀加宽自然加宽机制：原子的自发辐射引起的。碰撞加宽机制：大量原子（分子、离子）之间的无规则碰撞。晶格振动加宽：机制：晶格振动使激活离子处于随周期变化的晶格场，激活离子的能级所对应的能量在某一范围内变化。 b)非均匀加宽多普勒加宽机制：由于作热运动的发光原子（分子所发出）辐射的多普勒频移引起的。晶格缺陷加宽机制：晶格缺陷部位的晶格场将和无缺陷部位的理想晶格场不同，因而处于缺陷部位的激活离子的能级将发生位移，导致处于镜体不同部位的激活离子的发光中心频率不同。 c)综合加宽气体工作物质的综合加宽机制：由碰撞引起的均匀加宽和多普勒非均匀加宽。固体激光工作物质综合加宽机制：由晶格热振动引起的均匀加宽和晶格缺陷引起的非均匀加宽。液体工作物质的综合加宽机制：溶于液体中的发光分子与其它分子碰撞而导致自发辐射的碰撞加宽。 13.激光器的振荡条件是什么？稳定工作条件？答：(1)振荡条件：满足腔的谐振条件，成为腔的梳状模之一；频率落在工作物质的谱线范围内，即对应增益系数大于等于阈值增益系数。 (2)稳定工作条件：增益系数等于于阈值增益系数 14.为什么三能级系统比四能级系统需要更强的激励？答：这是因为四能级系统系统的激光下能级为激发态， nl 0 ，所以只需把 nl 个粒子激励到 E2 能级就可以使增益克服腔的损耗而产生激光。而在三能级系统中， f /f 激光下能级是基态，至少要将 n 2 1 个粒子激励到 E2 能级上去，才能形成集 1 f 2 / f1 居数反转，所以三能级系统的阈值能量或阈值功率要比四能级系统大得多。 15.简述横模和纵模选择的原理及具体方法。

激光原理期末考试

激光原理期末考试
激光原理是指产生和放大激光的物理过程。

激光是一种具有高度相干性和能量聚集性的光束，具有单色性、方向性和高亮度等特点，被广泛应用于科学研究、医疗、工业加工、通信等各个领域。

激光的产生是基于激光器的作用原理。

激光器主要由激发源、工作物质、光学腔和输出耦合器等组成。

首先，激发源向工作物质供给能量，使得工作物质的电子处于激发态。

然后，激发态的电子通过受激辐射的过程，向光学腔中发射出一束具有特定波长的光子。

最后，这束光子在光学腔内不断反射，产生光的放大效应。

通过输出耦合器，一部分光子可以逃逸出激光器，形成激光束。

在激光放大过程中，能量的不断输入和反射引起了相干性的增强。

相干性是指光波的波动性质，在激光中，相位关系保持非常稳定，各个光子之间的振幅和相位高度一致，因此激光具有高度的相干性。

此外，激光具有方向性，即激光束的传播方向是高度集中的。

这是由于激光器的光学腔内的反射面和输出耦合器的特定设计，使得光线只沿着特定方向传播，减少了光束的发散。

激光还具有高亮度，即光束的能量密度很高。

这是由于激光器内部的激光放大过程，导致光子数目的快速增加，从而增加了光束的亮度。

总之，激光的原理是基于激光器的工作原理，通过激发源的激发、受激辐射和光的放大，形成具有高度相干性、方向性和高亮度的激光束。

这一原理为激光在各个领域的应用提供了基础。

激光技术复习题

“激光技术及应用”思考题什么是自发辐射、受激辐射、受激吸收？自发辐射：高能级的原子自发地从高能级E 2向低能级E 1跃迁，同时放出能量为的光子受激辐射：当受到外来的能量的光照射时，高能级E 2上的原子受到外来光的激励作用向低能级E 1跃迁，同时发射一个与外来光子完全相同的光子。

受激吸收：处于低能级E 1的原子受到外来光子（能量）的刺激作用，完全吸收光子的能量而跃迁到高能级E 2的过程自发辐射发光和受激辐射发光各有什么特点？自发辐射的特点：各个原子所发的光向空间各个方向传播，是非相干光。

➢ 受激辐射的光子与外来光子的特性完全相同，即：频率、位相、偏振和传播方向完全一样，因此受激辐射与外来辐射是相干的，换句话说外来辐射被 “放大” 了产生激光的三个必备条件是什么？为什么需要这些条件？激光工作物质：能够实现粒子数反转，产生受激光放大激励能源：能将低能级的粒子不断抽运到高能级，补充受激辐射减少的高能级上粒子数光学谐振腔：提高光能密度，保证受激辐射大于受激吸收；光学谐振腔的基本作用是什么？光学谐振腔的作用：1）延长增益介质作用长度；2）控制激光输出特性：如光束方向性、输出模式数、输出功率等光学谐振腔的三个作用：倍增工作介质作用长度，提高单色光能密度;控制激光振荡模式数目，以获得单色性好、方向性好的相干光；控制激光束的横向分布特性、光斑大小、发散角、输出功率。

12E E h -==νε12E E h -==νε12E E h -==νε光学谐振腔有几种分类？如何判断谐振腔的稳定性？对称共焦腔、共心腔是对称凹面镜腔类型的谐振腔？平行平面腔----是一种临界稳定腔平凹腔：是由一块平面镜和一块曲率半径为R 的凹面镜组成的光学谐振腔，➢ 对称凹面镜腔：两块曲率半径相同的凹面镜组成的谐振腔➢ 距离大于两倍焦距的不稳定平凹腔➢ 对称凸面镜腔---都是不稳定的➢即稳定腔条件为：激光器的损耗分哪几类？这些损耗是怎么产生的？激光器的损耗的分类：增益介质内部损耗和镜面损耗增益介质内部损耗：由于成分不均匀、粒子数密度不均匀或有缺陷（如固体激光器）而使光产生折射、散射，使部分光波偏离原来的传播方向，以及其它对光能的吸收，造成光能量损耗。

《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 。

眼科准分子激光治疗仪.医师.技师考试指定复习真题

一、A1型题：每一道考试题下面有A、B、C、D、E五个备选答案。

请从中选择一个最佳答案。

1、LASIK术后（）个月内是伤口愈合活动期，6个月-3、4年是伤口重塑期，逐渐改善角膜透明度和伤口强度，完全愈合要4年。

A. 4B. 5C. 6D. 7E. 82、角膜神经除有感觉功能外，在维持角膜上皮和眼表健康方面还有着重要的作用。

去神经支配的角膜可发生（）和（），所以LASIK术后干眼症状持续时间通常比PRK要长。

A. 交感性眼炎干眼症B. 交感性眼炎神经营养性角膜炎C. 先天性青光眼神经营养性角膜炎D. 先天性青光眼干眼症E. 神经营养性角膜炎干眼症3、LASIK术后1～2周干眼的发生率高达69％~85％，LASIK手术所使用的微角膜刀或飞秒激光切断角膜前基质内感觉神经丛，术后早期 ( )角膜知觉减退，因此导致瞬目次数减少、泪液蒸发增多，角膜形态改变影响泪膜附着及稳定性。

A. 1～3个月B. 1～4个月C. 2～6个月D. 3～6个月E. 1～5个月4、正常角膜含水量（），是体内含水量最高的组织。

A. 65％B. 70％C. 78％D. 80％E. 85％5、正常情况下，每眼眼表泪液量约为 ( )A、(1±2)μlB、(7±2)μlC、(5±2)μlD、(3±2)μlE、(10±2)μl6、准分子激光角膜原位磨镶术(LASIK)激光切削作用于角膜 ( )A、上皮层B、前弹力层C、基质层D、后前弹力层E、内皮层7、准分子激光光屈光性角膜切削术(PRK)治疗远视时，切削角膜 ( )A、周边区基质B、旁中央区基质C、中央区基质D、中央区浅表组织E、旁中央区浅表组织8、准分子激光的波长为 ( )A、191nmB、193nmC、195nmD、197nmE、199nm9、角膜基质炎眼部治疗的目的主要为 ( )A、抗梅毒B、抗病毒C、抗结核D、预防并发症E、病因治疗10、有关准分子激光角膜切削术的叙述以下哪一项不正确 ( )A、准分子激光波长193nmB、准分子激光对角膜穿透力大C、准分子激光热效应低D、准分子激光具有精确去除角膜组织的效应E、切削表面非常光滑11、角膜基质环植入术 ( )A、适用范围大B、术后视力会波动C、不会发生散光D、无夜间眩光E、适合矫正中度近视12、ERG的b波起源于A、无长突细胞B、XZ极细胞C、神经节细胞D、视杆细胞E、视神经13、Sjogren综合征所致的干眼症属于哪种类型 ( )A、粘蛋白层缺乏B、属泪液生成不足型C、感染性疾病D、脂质层缺乏E、属蒸发过强型14．下列哪种是气体激光器的工作物质( )A. 原子气体B. 分子气体C. 准分子气体D. 离子气体E. 以上均是15、眼的屈光系统不包括A．瞳孔B．晶状体C．角膜D．玻璃体E．房水16.与远视眼无关的是A．高度远视时有远近视力均降低B．调节性内斜C．视神经乳头炎D．老视出现早E．视疲劳17.使用睫状肌麻痹剂才能暴露的那部分远视称为A．隐形远视B．可矫正远视C．全部远视D．显性远视E．绝对远视18. Gullstrand简易模型眼的特点是（）A．将角膜和房水分别简化为单一球面B．将角膜和晶状体分别简化为单一球面C．将晶状体和玻璃体分别简化为单一球面D．将所有光学界面简化为单一球面E．将所有屈光介质简化为单一球面19. 眼处于调节状态时，能使晶状体屈光度加强的是（）A．睫状肌收缩B．睫状肌舒张C．瞳孔开大肌舒张D．瞳孔括约肌收缩E．瞳孔括约肌舒张20. 准分子激光中，角膜瓣引起的相关并发症有（）A．角膜瓣下游离上皮植入B．角膜瓣移位、皱褶C．角膜瓣游离D．角膜瓣下感染E．以上均是21. LASIK 术后即刻出现角膜瓣知觉丧失，深层激光切削术后( )个月，切断的神纤纤维可再生，但是形态不正常，直到 12--24 个月后再生的神经长度、形态和知觉才能恢复正常。

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。

光电子技术复习题(一)

一．单项选择题1. 光电转换定律中的光电流与 BA 温度成正比B光功率成正比 C暗电流成正比 D光子的能量成正比2. 发生拉曼—纳斯衍射必须满足的条件是 AA 超声波频率低，光波平行声波面入射，声光作用长度短B 超声波频率高，光波平行声波面入射，声光作用长度短C 超声波频率低，光波平行声波面入射，声光作用长度长D 超声波频率低，光束与声波面间以一定角度入射，声光作用长度短3.光束调制中，下面属于外调制的是 ABDA 声光调制B 电光波导调制C 半导体光源调制D 电光强度调制4.红外辐射的波长为[ d ] A 100-280nm B 380-440 nm C 640-770 nm D 770-1000 nm5.激光具有的优点为相干性好、亮度高与[ b ]A 多色性好B单色性好 C 吸收性强 D吸收性弱6．能发生光电导效应的半导体是 cA本征型和激子型 B本征型和晶格型C本征型和杂质型D本征型和自由载流子型7．光敏电阻的光电特性由光电转换因子γ描述，在强辐射作用下AA. γ=0.5B. γ=1C. γ=1.5D. γ=28.电荷耦合器件分 [ A ]A 线阵CCD和面阵CCDB 线阵CCD和点阵CCDC 面阵CCD和体阵CCD D 体阵CCD和点阵CCD9.光通亮φ的单位是[ C ]A 焦耳 (J)B 瓦特 (W) C流明 (lm) D坎德拉(cd)10.硅光二极管主要适用于[D]A紫外光与红外光谱区 B可见光与紫外光谱区 C可见光区 D 可见光与红外光谱区13．光视效能Kλ为最大值时的波长是AA．555nm B.666nm C．777nm D.888nm14.可见光的波长范围为[C ]A 200—300nmB 300—380nmC 380—780nmD 780—1500nm15.电荷耦合器件的工作过程主要是信号的产生、存储、传输和C ]A 计算B 显示C 检测D 输出16. 辐射通亮φe的单位是[B ]A 焦耳 (J)B 瓦特 (W) C每球面度 (W/Sr) D坎德拉(cd)二.填空题1. 光在大气中传播，将会使光速的能量衰减，其主要因素来源于大气衰减、大气湍流效应。

《神奇的激光》复习题

《神奇的激光》复习题一、基础知识1．下列红色词语注音无误的一项是（）A．俯瞰．kān剔．除tì蚩．尤chì语竭．词穷jiéB．蝙．蝠biǎn施舍．shè模．糊mó硕．大无比shuòC．帐幔．màn一瞥．piě秉．性bǐng举目瞭．望liáoD．穹．隆qióng陨．石yǔn无垠．yín来龙去脉．mài2．下列词语中没有错别字的一项是（）A．执著汇聚神采事务性B．安祥急剧幅射轩辕氏C．闪铄晨曦棒槌莹光屏D．神密既兴湮没黑魆魆3．下列词语中没有错别字的一项是（）A．躁声萦绕嘟哝自得其乐B．骷髅征募婉转迷惑不解C．几率冒昧讫今聊以慰籍D．蟾蜍应答赋予嘎然而止4．依次填入下列各句横线处的词语，最恰当的一组是（）①这类极光往往与特大的太阳耀斑_______和强烈的地磁暴有关。

②极地冰雪丰富，它们在白天吸收阳光，_______起来，到夜晚释放出来，便成了极光。

③随着生活越来越拥挤，我们的______系统越来越复杂，我们彼此发出的声音更像噪音。

A．爆发贮藏通讯B．爆发贮存通讯C．暴发贮藏通信D．暴发贮存通信5．依次填入下列各句空缺处的词语，恰当的一组是（）①令人的则是极光的色彩，早已不能用五颜六色去描绘。

②可以说，即使有也难述说极光的神采、气势、秉性脾气于万一。

③无怪乎在许许多多的极区探险者和旅行家的笔记中，描写极光时往往显得，只好说些“无法以言语形容”之类的话作为。

A．玄妙莫测生花妙笔语竭词穷托词B．叹为观止如簧巧舌理屈词穷遁词C．叹为观止生花妙笔语竭词穷遁词D．莫名其妙如簧巧舌理屈词穷托词6．下列句子中没有语病，表达清楚的一项是（）A．在寒冷的极区，人们常常看到千姿百态的极光，毫不夸张地说，世界上没有第二个一模一样的极光形体。

B．极光是天空中一种特殊的光，是人们能用肉眼看得见的惟一的高空大气现象之一。

激光原理复习题重点难点

《激光原理》复习第一部分知识点第一章激光的基本原理1、自发辐射受激辐射受激吸收的概念及相互关系2、激光器的主要组成部分有哪些？各个部分的基本作用。

激光器有哪些类型？如何对激光器进行分类。

3、什么是光波模式和光子状态？光波模式、光子状态和光子的相格空间是同一概念吗？何谓光子的简并度？4、如何理解光的相干性？何谓相干时间，相干长度？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？5、EINSTEIN系数和EINSTEIN关系的物理意义是什么？如何推导出EINSTEIN 关系？4、产生激光的必要条件是什么？热平衡时粒子数的分布规律是什么？5、什么是粒子数反转，如何实现粒子数反转？6、如何定义激光增益，什么是小信号增益？什么是增益饱和？7、什么是自激振荡？产生激光振荡的基本条件是什么？8、如何理解激光横模、纵模？第二章开放式光腔与高斯光束1、描述激光谐振腔和激光镜片的类型？什么是谐振腔的谐振条件？2、如何计算纵模的频率、纵模间隔？3、如何理解无源谐振腔的损耗和Q值？在激光谐振腔中有哪些损耗因素？什么是腔的菲涅耳数，它与腔的损耗有什么关系？4、写出（1）光束在自由空间的传播；（2）薄透镜变换；（3）凹面镜反射5、什么是激光谐振腔的稳定性条件？6、什么是自再现模，自再现模是如何形成的？7、画出圆形镜谐振腔和方形镜谐振腔前几个模式的光场分布图，并说明意义8、基模高斯光束的主要参量：束腰光斑的大小，束腰光斑的位置，镜面上光斑的大小？任意位置激光光斑的大小？等相位面曲率半径，光束的远场发散角，模体积9、如何理解一般稳定球面腔与共焦腔的等价性？如何计算一般稳定球面腔中高斯光束的特征10、高斯光束的特征参数？q参数的定义？11、如何用ABCD方法来变换高斯光束？12、非稳定腔与稳定腔的区别是什么？判断哪些是非稳定腔。

第三章电磁场与物质的共振相互作用1、什么是谱线加宽？有哪些加宽的类型，它们的特点是什么？如何定义线宽和线型函数？什么是均匀加宽和非均匀加宽？它们各自的线型函数是什么？2、自然加宽、碰撞加宽和多普勒加宽的线宽与哪些因素有关？3、光学跃迁的速率方程，并考虑连续谱和单色谱光场与物质的作用和工作物质的线型函数。

高等激光技术复习题

《高等激光技术》习题与思考题1、简述一台激光器的主要组成部分及其作用。

答：一台激光器的有三个基本组成部分：工作物质、谐振腔和激励能源。

工作物质的作用是提供放大作用（增益介质），提供适合的能级结构，以达到粒子数反转。

谐振腔一般是在工作物质两端适当的放置两个反射镜组成。

它的作用是提供正反馈，使受激辐射能多次通过介质得到放大，最后在腔内形成自激振荡；另一个作用是控制腔内振荡光束的特性，以获得单色性好、方向性好的强相干光。

激励能源的作用是提供能源，将工作物质基态原子(离子)泵浦到激发态，最后形成布居数反转。

2、推导出一束来自于热光源的光束的光子简并度和单色亮度之间的关系。

解：设光源辐射的光为准平行、准单色光，光束截面为S ∆，立体角为∆Ω，频宽为ν∆，平均光功率为P ，则在t ∆时间间隔内通过S ∆截面的光子总数为：νh tP n ∆⋅= 在频率ν到νν∆+间隔内的光子分布在∆Ω立体角范围内的光子状态数或模式数为∆Ω⋅∆⋅=⋅∆Ω=∆ΩV cg g 3224ννπ 在t ∆时间内，光束垂直于S ∆截面传播时，光束所占据的空间范围为 c t S V ⋅∆⋅∆=代入上式可得t S g ∆⋅∆⋅∆⋅∆Ω⋅=∆Ωνλ22由此可求出，一种光子量子状态或模式，所具有的平均光子数即光子简并度为νλνδ∆⋅∆⋅∆Ω⋅==∆Ω-S h P g n )/2(2 在光度学里，通过单位截面、单位频宽和单位立体角的光功率为光辐射的单色定向亮度∆Ω⋅∆⋅∆=ννS PB 则光子简并度与单色亮度之间的关系为νλδνh B ⋅=-223、若一工作物质的折射率为n ＝1.73，试问ν为多大时，32121/1/m S J B A ⋅=？解：由公式332121)/(8n c h B A νπ=得：Hz B A h n c 1831348312121108.61063.614.38173.1100.381⨯=⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯⋅⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅=-πν 4、解：爱因斯坦系数关系338c h B A νπ⋅=黑体辐射普朗克公式1)/ex p(18),(33-⋅⋅=KT h c h T ννπνρ 平均分配在某个状态K 的受激发射几率W K 与该状态的自发辐射几率A K 之比为K K K N KT h A B A W =-=⋅=1)/ex p(1νρ N K 为状态K 上的平均光子数。

激光原理问答题复习资料全

一、概念题：1.光子简并度：处于同一光子态的光子数称为光子简并度-n 。

（光子简并度具有以下几种相同的含义，同态光子数、同一模式的光子数、处于相干体积的光子数、处于同一相格的光子数。

）2.集居数反转：把处于基态的原子大量激发到亚稳态E2，处于高能级E2的原子数就可以大大超过处于低能级E1的原子数，从而使之产生激光。

称为集居数反转(也可称为粒子数反转)。

3.光源的亮度：单位截面和单位立体角发射的光功率。

4.光源的单色亮度：单位截面、单位频带宽度和单位立体角发射的光功率。

5.模的基本特征：主要指的是每一个摸的电磁场分布，特别是在腔的横截面的场分布；模的谐振频率；每一个模在腔往返一次经受的相对功率损耗；与每一个模相对应的激光束的发散角。

6.几何偏折损耗：光线在腔往返传播时，可能从腔的侧面偏折出去，这种损耗为几何偏折损耗。

（其大小首先取决于腔的类型和几何尺寸，其次几何损耗的高低依模式的不同而异。

）7.衍射损耗：由于腔的反射镜片通常具有有限大小的孔径，当光在镜面上发生衍射时所造成一部分能量损失。

（衍射损耗的大小与腔的菲涅耳数 N ＝2a ／L λ有关，与腔的几何参数g 有关，而且不同横模的衍射损耗也将各不相同。

）8.自再现模：光束在谐振腔经过多次反射，光束的横向场分布趋于稳定，场分布在腔往返传播一次后再现出来，反射只改变光的强度大小，而不改变光的强度分布。

9.开腔的自再现模或横模：把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再现模或横模。

10.自再现变换：如果一个高斯光束通过透镜后其结构不发生变化,即参数ω。

或f 不变,则称这种变换为自再现变换。

11.光束衍射倍率因子2M 定义：实际光束的腰半径与远场发射角的乘积与基模高斯光束的腰半径与远场发散角的乘积的比。

12.均匀加宽：如果引起加宽的物理因素对每个原子都是等同的,则这种加宽称作均匀加宽。

（均匀加宽,每个发光原子都以整个线型发射,不能把线型函数上的某一特定频率和某些特定原子联系起来,或者说,每一发光原子对光谱线任一频率都有贡献。

激光原理第二次习题含答案(大学期末复习资料).docx

问答题：1.解释非均匀加宽介质的增益曲线的“烧孔”现象与应用。

2.什么是兰姆凹陷？兰姆凹陷产生的条件？3.按调制的性质，激光调制有几种？并进行简单说明。

4.声光互作用的两种类型？声光调制器由哪些部分组成？5.目前激光器应用领域中采用什么激光器？比如（a）激光加工、热处理、焊接、切割（b）通信（c）光盘（d）激光武器（e）全息照相①三维微加工（g）医用（h）遥感6.说明利用调Q技术获得高峰值功率巨脉冲的原理，并简单说明调Q脉冲形成过程中各参量（泵浦速率、谐振腔损耗、粒子反转数和光子数密度）随时间的变化。

7.激光器锁模的工作原理？参考课本推导出锁模输出的电场表达式，并说明表达式的各部分含义。

8.说明主动锁模方法中的调幅锁模工作原理。

9.钛宝石激光器是实验室中很常用的飞秒激光器，它是利用什么方法进行锁模？10.调Q与被动锁模激光器中饱和吸收体的饱和恢复时间有何不同？11.激光器锁模产生超短脉冲原理通常有哪两种分析方法并进行说明12.超短脉冲压缩色散补偿技术有哪几种并进行说明？13.锁模脉冲的时间和光谱带宽积特点。

14.如何使用偏振棱镜与半波电压获得激光单脉冲？15.激光脉冲时间宽度直接测量有什么设备？间接测量有什么方法？16.激光脉冲的振幅、相位可以测量吗？如果可以，分别简述测量的方法。

计算题：1.当频率人=40MHz的超声波在熔融石英石英声光介质(n=1.54) 中建立起超声场(us=5.96 X 105cm/s )时，试计算波长为4 = 1.06㈣的入射光满足布拉格条件的入射角。

o2.有一多纵模激光器纵模数是1千个，激光器的腔长1.5m,输出的平均功率为1W,认为各纵模振幅相等。

(1)试求在锁模情况下, 光脉冲的周期、宽度和峰值功率各是多少？(2)采用声光损耗调制元件锁模时，调制器上加电压V(t) = V m cos(^t),试问电压的频率是多大？3.有一掺钗钉铝石榴石激光器，振荡线宽(荧光谱线中能产生激光振荡的范围)△以c =10X1010Hz,腔长L=0.5m,试计算激光器的参量：(1)纵模频率间隔；(2) Av?可容纳纵模的数目；(3) 假设各纵模振幅相等，求锁模后脉冲的宽度和周期；(4)锁模脉冲及脉冲间隔占有的空间距离。

激光光谱复习之计算题

1、某摄谱仪的光栅宽5厘米，刻线为每毫米1000条，投影物镜焦距1米，光垂直光栅平面入射，问一级光谱衍射角30度的波长为多少？在此波长处所能分辨开的最小波长差是多少？此处的倒线色散率为多少？在一块240毫米长的感光板上一次能拍摄多大范围的光谱？（Sin20=0.34 ；Cos20=0.94）λ=b(sini+sinr)=0.001sin30=5×10-4mm=500nmR=nN=50×1000=50000Δλ=λ/R=500/50000=0.01nmdλ/dl=bcosr/fn=0.001cos30/1000=8.66×10-7mm/mm=0.866nm/mm范围207.84（240/0.866）2、某光栅光谱仪的理论分辨率要达到30000，用一级光谱时，需用多宽的刻线数为600条/mm的光栅？该仪器在600nm附近所能分辨开的最小波长差为多少？若该仪器的线色散率为1mm/nm，现在要拍摄300nm---400nm范围的光谱，问至少要用多长的感光板？宽=30000/600=50mmΔλ=λ/R=600/30000=0.02nm板长100mm3、（5 分）有一每毫米 1200 条刻线的光栅,其宽度为 5cm, 在一级光谱中, 该光栅的分辨率为多少? 要将一级光谱中742.2 nm 和742.4 nm两条光谱线分开, 则需多少刻线的光栅 ?[答](1) 设光栅的分辨率为R = nN = 1×(5×10×1200) = 60,000(2) 需如下刻线的光栅(742.2+742.4)/2R’= ─── = ───────── = 3711742.4-742.2N = R’/n = 3711/1 = 3711 条4、WPG—100型1m平面光栅摄谱仪上使用的衍射光栅为每毫米1200条，总宽度为50mm，闪烁波长为300.0nm，试计算此光谱仪的倒线色散率，理论分辨率和闪耀角（仅讨论一级光谱且衍射角很小）。

激光器件作业试题5套含部分答案大学期末复习试题副本

?激光器件?作业〔1〕1.说明激光产生的必要和充分条件.简述激光器的根本组成局部及其功能.2.判断谐振腔的稳定性〔单位:mm〕⑴R1=90, R2=40, L=100⑵R1=20, R2=10, L=4533〕 R1=-40, R2=75, L=6044〕 R1=8, R2=-10, L=503.某稳定腔两面反射镜的曲率半径分别R1=-1.25m及R2=1.6m〔1〕这是哪一类型谐振腔⑵试确定腔长L的可能取值范围,并作出谐振腔的简单示意图.4、画出下列图所示谐振腔的等效透镜光路,并写出往返矩阵.5.某CO2激光器采用平凹腔,L=50cm, R=2m , 2a=1cm, =10.6 m.试计算镜面上的光斑半径W s1和W s2,光腰W0,远场发散角0,以及基横模损耗00各为多少6.半导体激光器输出1.55 m的光腰w0=0.6mm的高斯光束,为将它耦合到芯直径=10 m的石英光纤〔N.A.=0.2〕中,应如何建立耦合光路要求给出聚焦透镜的焦距和各部件的位置.?激光器件?作业〔2〕1.试说明气体放电伏安特性中击穿电压和放电维持电压的概念.2.提升He-Ne激光器632.8nm输出功率的方法有哪些3.实验测得He-Ne激光器以波长=632.8nm工作时的小信号增益系数为G0=3 10-3cm-1.①设饱和光强Is=30W/cm2时,以非均匀增宽计算腔内光强I =50W/cm2时的增益系数G;②为保持振荡稳定,设反射镜R2的反射率为100%,腔长l =10cm,问R1的反射率最小为多少〔除透射损耗外,腔内其它损耗的损耗率a =9 10-4cm-1〕?③又设光斑面积A = 1.1 x 10-2cm2,反射镜反射系数R1=99.2%,问R1端输出光功率为多少毫瓦.4.设计一款输出TEM00模、功率12mw的He-Ne激光器.5.为什么Ar+激光器要用弧光放电进行泵浦为此它的等离子管要采取哪些措施6.什么叫瓶颈效应对于He-Ne激光器和CO2激光器,分别可采用什么方法减小瓶颈效应?激光器件?作业〔3〕1.下列图是输出功率为1kW的闪光灯泵浦Nd:YAG激光器中的能量转换环节.请计算该激光器各个环节的效率〔包括泵浦灯的电光转换效率L,聚光腔的聚光效率c,激活离子的吸收效率ab和荧光量子效率0〕以及总的光电转换效率.2.与卤素灯相比,采用半导体激光器作为固体激光器的泵浦源有何优势3.简述激光棒热效应对固体激光器工作特性的影响及其消除或补偿的方法.4. 一个YAG激光器的棒直径为6mm,长度75mm；而泵浦灯的直径为5mm, 长度75mm.请为它设计一个单椭圆的聚光腔.5. 一台YAG激光器谐振腔的腔长为160mm,两个球面镜的曲率半径分别为100mm和250mm, YAG棒长80mm,折射率1.82,位于谐振腔的中央.假设考虑热透镜效应,求该激光器稳定运转时对应的激光棒屈光度的范围.?激光器件?作业〔4〕1.半导体激光器的光束质量较差是什么原因引起的2.简述半导体激光器系统与普通二能级系统的区别.3.为什么双异质结可以降低半导体激光器件的阈值功率密度4.如何实现半导体激光器的单纵模和单横模振荡?激光器件?作业〔5〕1.相对于半导体激光器,光纤激光器有何突出的优点2.基于光纤Fox-Smith谐振腔的光纤激光器,应如何设计谐振腔参数以便获得单纵模运转3.简述大功率双色层光纤激光器的结构和特点,为何其内包层光纤横断面要采用特殊的几何形状4.简述光纤激光器采用非线性偏振旋转〔NPR〕锁模的原理.〔蠹光器件?作业〔1〕1〕」.作物帧：激光舞的核心.谱线波段.增益,结构形态e2〕泵浦源,电、光、热、化学能、核能激团"激光电源,限制电路,能量转换效率,3〕光学谐振腔工为激光振荡建立提供正反应；其参数影响输出激光束：同量一稳定性,模式：镜片加工和镀膜工艺,调整精度4〕辅助设施।散热系统,滤光设施口置Q,缴模,稳频,选模.放大也产生激光的必要条件一粒子数反转；受激倔射耍得到放大.必须辐射作用大于吸收作用■要求上能级的粒子数大于下能级粒子数.理想能级结构工上能级：亚稔态〔长寿命〕,粒子数枳累.下能级；尽量清空U或目治<0即;(4+.)<-13.某稳定腔两面反射镜的曲率半径分别Rl=-L25m及R2=L6m.⑴这是哪一类型谐振腔(2)试确定腔长।的可能取值范围,并作出谐振腔的简单示意图.凹凸镜；|glg2|<l4、画出下列图所示谐振腔的等效透镜光路,并写出往返矩阵.产生激光的充分条件一一阈值条件：激活介顺的增益不小于损耗,才能产生激光振荡. G2R>\2.判断谐振腔的稳定性(单位：mm)(1)R1=9O, R2=40J=100(2)Rl=20, R2=10, L=4533) Rl=・40, R2=75, L=60(4)R1=CO/R2=-10/ L=501、稳定腔一一傍轴光线在腔内任意屡次往返不会横向逸士腔外-1 V：(.4 + 0)V1或0<弁限<1其中处=12、非稳脖一一傍轴光线在腔内有果次往返必然从侧面溢出腔外g思>1 即:(4 + 0)>1注意：相乘时要反序乘;5.某COz激光器采用平凹腔,L=50cm, R=2m , 2a=lcm> X=10.6pm>试计算镜面上的光斑半径w.和w〃,光腰w.,远场发放角00,以及基横横损耗6；u各为多少J',z〕■—> \c基模场振幅分布卬〔二〕〞<"=楞[吟〕吟卜6 基模光斑尺寸Y *1,〕72 * U1〕腰斑尺寸、/2 V2万V nMz〕=M±/〕=%〕&=2〕镜面上3〕远场发散角8= lim——0,2 — fi"1 -二-HO Z二—94〕基模衍射损耗va2 /N= [ 2=2阳：共焦腔TEMg近似公式:制’[LXV冗="小“乩+" 2尸Z y户由E0.9xl()3N6.半导体激光器输出L55Pm的光腰w o=O.6mm的高斯光束,为将它耦合到芯直径♦=10jun的石英光纤〔N.A.4,2〕中,应如何建立耦合光路要求给出聚焦透镜的焦矩和各部件的位置.?激光器件?作业〔2〕1.试说明气体放电伏安特性中击穿电压和放电维持电压的概念.使电介质击穿的电压,电介质在足筋强的电场作用下将失去算介电〞他成为导体,称为电介班击穿,所对应的电压称为击穿电压一当外加电压逐渐升高后,气体中的放电过程发生转变.此时假设去掉外界鼓励因素,放电仍继续开展,称为自持放电,通常所研究的各种气体放电形式如辉光放电、电晕放电、火花放电、电蚯放电等都届于自持放电当外加电压较低忖,只有由外界电离因素所造成的带电粒子在电场中运动而形成气体放电电流,一旦外界电离作用停止,气体放电现象即舶之中断,这种放电称为林自持放电,2.提升He-Ne激光器632.8nm输出功率的方法有哪些3.实验测得He-Ne激光器以波长X=632.8nm工作时的小信号增益系数为G产找1.・3cmz①设饱和光强/5=30W/cm2时,以非均匀增蜜计算腔内光强/=50W/cm2时的增益系ft G；②为保持振荡稳定,设反射镜R2的反射率为100%,腔长/=10cm,问R1的反射率最小为多少〔除透射损耗外,腔内其它损耗的损耗率a=9xl0< cm ］〕?③又设光斑面积A= LlXldcm〕反射镜反射系数81=99.2%,问R1端输出光功率为多少毫瓦.〔1〕增益：光在单位距离内光强增加的百分比..=上公Is〔2〕% = j2G/a-a；⑶R那么=1 -T那么；KI. = 3OW/cm2P^ATKIA^--1〕52a + T4.设计一款输出TEMoo模、功率12mw的He-Ne激光器.放电长度L =刍~ = — = 600m〃?/20L =600+60=660mm 0= 1 ：R=LP=660mm凹而反射镜上的光斑半径外鼻-r〔〕a R-L放电毛细管直径.= 3.3他D2萨涅尔数汽==-4AL基模衍射损耗40^0.3% 总的光学投失a =%十%,.〔图,包括全反射透过率.反射镜散射和吸收散射.可取0.6%〕最正确透过率7^=j2G/a-a, / ="笈〔,尸P ATK I S〔^--\〕a+T5.为什么Ar+激光器要用孤光放电进行泵浦为此它的等离子管要采取哪些举措?1）.笈离子激光器的工作能级是离子激发态.为了实现激发.要求管内电子仃很高的能量c根据正柱区的特性,气压越高,放电功率密度越大,热不稳定性增长所需要时间越短, 量离子激光器只能在较低气压〔低于1.06xl02Pa〕下工作.管内气压低,单位体积中Ar原子数日减少.为增加筲内电由和激发过程,以保证足够激光上能级粒子,需要提升管内的电子密度,Ar*激光器采用弧光放电鼓励,管内的电流密度可高达100—lOOOA/cn?,2）.因A「激光下能级的弛续依靠3P5〔离子基态〕粒子的首壁复合,所以它的放电管的管径一般较细,约2〜4mmeAr离子激光器工作时,放电管中通过的的工作电流约为几〜几I安培.其相应的电流密度可达数百安培/平方厘米,同时还要耗散120W/cm的热身,管壁温度往往在1000C以上.放电毛细管必须品用耐高温、导热性能好、气体消除速率低的材料划作.通常使用石英管、氧化被陶瓷菅、分段石屋管、铝放电管等.6.什么叫瓶颈效应对于He・Ne激光器和CO?激光器,分别可采用什么方法减小瓶颈效应1〕瓶颈效应,当CO2激光器中不加其他气体,只靠CO?分子之间的碰撞时,10..驰像到01^的速率比从01»0驰速到00°0的速率高得多,因此01%能级上的粒子将被堆枳起来. 而第一步过程是可逆的,这会使得10.0和02.0能级上的粒子数增加,造成反转粒子数卜.降, 2〕He-Ne：参加辅助气体He,更高质原子的泵浦效率,以及减小管的直径使管壁效应增大, 使Ne粒子主要通过与其他粒子的以及管壁的磁撞而回到基态.C02：参加辅助气体：N2：用大C02分子00.1能级的漱发速率,还能增加0M0能级的驰缘速率.co：增大CO2分子00°1能级的激发速率,还能增加0110能级的驱掾速率,但太高时会使00°1能级消激发.He： 1〕降低工作气体的温度,增加摘出功率.2） He 对激光下能级的地像作用比对激光能级的犯像作用影响大得多,这有利于粒子数反转,叩有利于提升输出功率3〕缓冲CO2向管壁扩散.减少00.：!态CO?分子与管壁的碰撞消激发作用.Xe ：增加放电气件中的电器度,使得电子平均能量流低,从而提升激光器的效率H 2： H 2O:提升器件的输出功率,并且延长器件寿命Ar ：降低管内电了•温度,有利于上能级激发,但导热率不如He?激光器件?作业〔3〕1.下列图是输出功率为IkW 的闪光灯泵浦Nd:YAG 激光器中的能信转换环节.请计算该激光密各个环节的效率〔包括泵浦灯的电光转换效率m,聚光腔的聚光效率中,激活离子的吸收效率nab 和荧光量子效率n .〕以及总的光电转换效率.柬光,出J kW]3 k W 功率04kW光陵二聚光器光功率—光功率激光介质_激活粒子功率d一灯一电功率 /—一光功率聚光/一工作物质会聚光功率=_非辐射跃迁粒子数工E后发跃迁粒子束2—一辐射总粒子数X—E,总粒子数1〕光电转化效率高,节省能源半导体激光器是直接的电子一光子转换器,因而它的转换效率很高c目前最高光电蛙换效率接近70%；2〕半导体眼光曙所漫罡的波段范围最广一可以通过选用不同的半导体激光器书•源材料或改变多元化合物半导体各组元的组分,而得到范闱很广的激射波长以满足不同的需要；3〕系统稳定性高,寿命长,维护便捷费用低；4〕波长较短,金属材料吸收效率高,加工质量好：5〕模块化设计,可以根据不同应用设计加工系统:6〕具有直接调制的水平；7〕体枳小巧,结构紧凑,质量轻.3.简述激光棒热效应对固体激光器工作特性的影响及其消除或补偿的方法.1.增强冷却降低棒的整体温度：2.光学补偿法：主要用于抵消热致双折射或热透境的影响.以改善光束质量；1〕棒端面修正法；曲率半径为R=2〔n〔rl〕fT,fT为热焦距e只磨一面,那么R=〔rb-l〕h2〕设计相应的谐振腔,以减小热透镜的影响：3〕在谐振腔内加一负透镜,透镜焦明与热焦距相同,由于热焦距为止透镜,那么可抵消其影响：4〕应力双折射的补偿方法是采用石英旋光片让.将两支热轨双折射效应相近的棒串接,中间置入石英旋光片.旋转角为90.,使第一热致双折射产生的径向与切向分量.恰好在第二支棒中互换,相互抵消,使光束的偏振方向保持不变.4. 一个YAG激光器的棒直径为6mm,长度75mmi而泵浦灯的直径为5mm,长度75mm. 请为它设计一个单椭圆的聚光腔.1〕确定灯棒尺寸「八r L£〕=5 +4 ~ 6nun2〕确定D R.D L//D R二心 + 4 〜6mm3〕确定椭圆腔焦点距围2c = &+〞出—4〕确定椭圆腔长轴2a = 3 + 25. + 0配+ 225〕确定椭圆腔短轴力=〔/一..5YAG激光转谐振腔的脱长为160mm,两个球面镜的曲率半径分别为,YAG棒长80m m,折射率L82,位于谐振腔的中央.假设考虑热透镜效应. 转时对应的激光■屈光度的范围.D = - = - P p =-- P p屈光度 / F ".:用传输矩阵去求h =——1找出主面位置2〃2底定各个量：0<@G、vl定出D的范惘?激光器件?作业(4)1.半导体激光器的光束质量较差是什么原因引起的1,由于激光器的工作电流较大,电阻功耗很大•所以在室温卜的功率效率只有百分之几.2.半导体激光器对温度十分敏感,其输出功率随温&会发生很大变化,其主要原由于：(1)激光器的阈值电流M随温度升高而增大(2)量子处率必随温度升高而减小c3.由丁半导体激光器的谐振腔短小.激光方向性较差.特别把在PN结的垂直平而内,发散隹很大,可达200-30.,在PN结的水平面内,发散角约为几度.4.激光丹的伏安籽性与一段二极管相同,也具有单向导电性,凡电阻主要取决于晶体电羽和接触电阻.蛆然阻值不大,但因工作电流大,不能无视它的影响,5.简述半导体激光器系统与普通二能级系统的区别.1).导带和价带内很高的电子和空穴态密度使得半导体能带中可以容纳很商浓度的电子和空穴,从而获得很大的自发辐射和受激辐射几率,并提供较强的光增益作用.2).处于同能带内不同能量状态上的载流了几乎可以随时维持其能带内的局部平衡状态.3).半导体内载流子可以通过自由扩散或漂移运动进行转移.半导体材料为这种特性使得可以通过简单的直接电流注入对半导体激光器进行泵消,产生小平窗战流不,并使材料处于粒子数反转分布状态.4).半导体内原子之间以及注入蝮流了之间的相互作用放宽了电子发生带间辐射跃迁的选择定那么.使得辐射跃迁可以发生在导带内的大母电子和价带内的大量空穴之间.♦为什么双异质结可以降低半导体激光器件的阈值功率密度?1).中间的窄带隙层对载流子形成了很好的限制作用2).窄带隙层一般还具有比拟高的折射率,光波导效应明显4.如何实现半导体激光器的单纵模和单横模振荡单纵模：在直流驱动卜,发射光波长只有符合激光袋船的相位条件的波长存在.这些波长取决于激光器纵向长度L,并称为激光器的纵膜.驱动电流变大,纵模模数变小,谱线宽度变窄. 这种变化是由于谐振腔时光波顼率和方向的选择,使边模消失、主模增益增加而产生的°当驱动电流足够大时,多纵模变为单纵模,这种激光器称为仔态单纵模激光器：单横噢：近场和远场是由谐振睦(有源区)的桢向尺寸,即平行于PN结平面的宽度w和垂直手绢平面的厚度,所决定.并称为激光器的横模.平行于结平面的谐振腔宽发w由宽变窄,场图呈现出由多横填变为单横模：垂直于结平面的谐振腔厚度t很薄,这个方向的场图总是单横隰?激光器件?作业〔5〕1.相对于半导体激光器,光纤激光器有何突出的优点1）.〕匕纤激光器具有波导式结构,可以在光纤纤芯中产生较宸的功率密度,使得激光效率大幅度提升.由此构成的激光器具有高转换效率、低阈值、高增益、输出光束质量好和线宽窄等特点；2）.光纤激光器基质是SiO?.具有躁好的温度稳定性：而光纤结构具有较高的而积一体积比, 所以其散热效果很好.3）.光纤具有极好的柔绕性,激光器可设计得相当小巧灵活、结构紧凑、体积小、性能价珞比的e4）.龙纤檄光器与常规光纤具有自然的通的性和兼容性,因此易于进行光纤集成,与通信线路粮令损耗低,使用方便可翕.2.基于光纤Fox-Smith谐振腔的光纤激光器,应如何设计谐振脱参数以便获得单纵模运转2.基于光纤Fox-Smith谐振腔的光纤激光器,应如何设计谐振腔参数以便获得单纵模运转?送挣适当的M 以致于在整个荧光线宽内只有一个织膜在揉荡那么可以实现单纵模运转.3,述大功।双包■光।,光器的结构和为何其内■■光।■■「■।采用।■的几何形状1）.高功率光纤激光器的关罐技术：1.用于泵浦的宽而、多模大功率激光二极管;2.磁而为梅花密形的内包层或多孔的双包层光纤;3.单模排传纤芯;锥形捆扎,或树叉形双包层光纤泵涌光导入I I：4.特殊耦合技术;5.光纤光栅谐振腔. 2〕.特点：L转换效率高〔可高达20%〕： 2.寿命长〔平均无故障工作时间在10万小时以上〕：3.可在恶劣的环境下工作〔由于其共振控置于光纤内部,即使在高冲击,高震动,高湿度,白灰尘的条件下皆可正常运转.而环境潟度范国允许在-20 C至+70 C之问〕；4.无论是连续或脉冲的运话方式皆无需庞大的水冷或风冷系统.只需一般的散热体或筒便的风冷即可；5.其外型紧凑体枳小〔光纤激光器模块的体枳大约有一本字典的大小〕；6.方便光纤导出：7易于系统集成：8.没有体积庞大的电源系统：3〕几何形状有要求的原因：常见的集合形状设汁：偏心圆式的内包层,矩形的内包层,花野形的内包层. 光纤内包层横断面的几何形状是很直要的,如果设计成圆形,而纤芯又居其中央,这样大部分的泵浦光就不能横穿过纤芯.设计出丈它光纤内包层横断面的几何形状,以使更多的泵浦光横穿过纤芯.4.简述光纤激光卷采用非线性偏振旋转〔NPR〕锁模的原理.通过光纤里的非线性效应〔SPM、XPM〕对腔内光脉冲迸行周期性调制,使强度大的光屡次振荡时经过偏振相关隔离器〔ISO〕损耗小,从而实现锁模.泉浦光通过偏振相关光纤陇离器的纹侑振光在经过第一个光纤偏振限制器(PC)后变为畸回偏振光,它是两个相互垂直的、具有不同强度的线偏抿光的合成e精网偏振光经过掺银光纤得到增益放大,由于Kerr 效应,两个相互垂直的偏振分量经过相同长度光纤的非线性相移不同,椭间偏振光的偏振态发生改变.第二个光纤偏振限制器的作用把调整光咏冲的偏振方向与偏振相关光纤隔离器的偏振方向一致,从而使得光咏冲的峰值经历最小的损耗而通过,而光脉冲的两宾经历了较大的投耗而被削掉,导致光脉冲发生窄化.光脉冲在腔内往返屡次后变窄,其作用相当于可饱和吸收体,最终实现锁模咏冲激光输出. 输出 ISO。

激光原理课后习题答案

激光原理复习题第一章电磁波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：每个方程的意义：1）第一个方程为法拉第电磁感应定律，揭示了变化的磁场能产生电场。

2）第二个方程则为Maxwell的位移电流假设。

这组方程描述了电荷和电流激发电磁场、以及变化的电场与变化的磁场互相激发转化的普遍规律。

第二个方程是全电流安培环路定理，描述了变化的电场激发磁场的规律，表示传导电流和位移电流（即变化的电场）都可以产生磁场。

第二个方程意味着磁场只能是由一对磁偶极子激发，不能存在单独的磁荷（至少目前没有发现单极磁荷）3）第三个方程静电场的高斯定理：描述了电荷可以产生电场的性质。

在一般情况下，电场可以是库仑电场也可以是变化磁场激发的感应电场，而感应电场是涡旋场，它的电位移线是闭合的，对封闭曲面的通量无贡献。

4）第四个方程是稳恒磁场的高斯定理，也称为磁通连续原理。

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：赫兹根据电容器经由电火花隙会产生振荡原理设计的电磁波发生器实验。

（赫兹将一感应线圈的两端接于产生器二铜棒上。

当感应线圈的电流突然中断时，其感应高电压使电火花隙之间产生火花。

瞬间后，电荷便经由电火花隙在锌板间振荡，频率高达数百万周。

有麦克斯韦理论，此火花应产生电磁波，于是赫兹设计了一简单的检波器来探测此电磁波。

他将一小段导线弯成圆形，线的两端点间留有小电火花隙。

因电磁波应在此小线圈上产生感应电压，而使电火花隙产生火花。

所以他坐在一暗室内，检波器距振荡器10米远，结果他发现检波器的电火花隙间确有小火花产生。

赫兹在暗室远端的墙壁上覆有可反射电波的锌板，入射波与反射波重叠应产生驻波，他也以检波器在距振荡器不同距离处侦测加以证实。

赫兹先求出振荡器的频率，又以检波器量得驻波的波长，二者乘积即电磁波的传播速度。

高考物理复习考题精选激光

拾躲市安息阳光实验学校高中物理考题精选（118）——激光1、(1)激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛．下面关于激光的叙述正确的是( )A．激光是纵波B．频率相同的激光在不同介质中的波长相同C．两束频率不同的激光能产生干涉现象D．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离(2)如图所示是双缝干涉实验装置，使用波长为600 nm的橙色光源照射单缝S，在光屏P处观察到亮条纹，在位于P点上方的P1点出现第一条亮纹中心(即P1到S1、S2的路程差为一个波长)．现换用波长为400 nm的紫光源照射单缝，则________．A．P和P1仍为亮点B．P为亮点，P1为暗点C．P为暗点，P1为亮点D．P、P1均为暗点(3)如图所示，一束激光从O点由空气射入厚度均匀的介质，经下表面反射后，从上表面的A点射出．已知入射角为i，A与O相距l，介质的折射率为n，试求介质的厚度d.答案解析：(1)本题主要考查激光的性质，意在考查考生综合分析问题的能力．光是横波，选项A错；激光在介质中的波长为λ＝，不同介质n不同，所以波长不同，选项B错；产生干涉的条件是频率相同，选项C错；利用激光平行度好的特点可以测量月球和地球之间的距离，选项D正确．(2)从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成的两束光为相干光，由题意，屏P 点到S1、S2距离相等，即由S1、S2分别射出的光到P点的路程差为零，因此是亮纹中心．因而，无论入射光是什么颜色的光，波长多大，P点都是亮纹中心．而P1点到S1、S2的路程差刚好是橙光的一个波长，即|P1S1－P1S2|＝600 nm＝λ橙，则两列光波到达P1点振动情况完全一致，振动得到加强，因此出现亮纹．光换用波长为400 nm的紫光时，|P1S1－P1S2|＝600 nm ＝，则两列光波到达P1点时振动情况完全相反，即由S1、S2射出的光波到达P1点就相互削弱，因此出现暗条纹．综上所述，B正确．(3)设折射角为r，则＝n，由几何关系得l ＝2dtanr，解得d ＝l.答案：(1)D (2)B (3)l2、下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象．请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上．(1)X光机________．(2)紫外线灯________．(3)理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好．这里的“神灯”是利用________．A．光的全反射B．紫外线具有很强的荧光作用C．紫外线具有杀菌消毒作用D．X射线具有很强的贯穿力E．红外线具有显著的热效应F．红外线波长较长，易发生衍射答案解析：(1)X光机是用来透视人的体内器官的，因此需要具有较强穿透力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大的伤害的X射线，选择D.(2)紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用，因此选择C.(3)“神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，选择E.答案：(1)D (2)C (3)E3、激光的体积小，却可以装载更大、更重的卫星或飞船。

三维激光简答题复习资料

三维激光扫描期末考试复习资料一、名词解释1.纹理映射：将纹理空间中的纹理像素映射到屏幕空间中像素的过程。

2.角编码器：将转轴的角位移或直线位移的模拟量转变成数字量输出的一种轴角（位）的数字转换器。

3.反射强度：代表激光回波的返回的能量值，类似于灰度级的亮度值。

4.NURBS建模：利用一系列NURBS曲线和控制点组成的NURBS曲面来表达物体表面形状的建模方法5.POS系统：即定位定向系统，又称GPS/IMU组合导航系统，实时快速高精度地获取载体的速度、姿态、位置等信息的装置二、简答题1.简述相位式激光扫描仪的优点和不足。

答案：优点:计算直观简单，精度高、功率小和便携。

测距性能主要取决于激光调制的频率和方法,以及相位检测精度;激光调制频率越高,相位检测精度越高,对应测距精度便越高。

缺点:直接采用的高低频率跨度大，要求接收放大电路同时处理高频和低频信号，对放大电路的稳定性和均衡性要求较高，不利于放大电路的设计。

测程短2.简述纹理映射的优点。

答：纹理映射的优点:场景渲染更加逼真。

多边形发生变化时，纹理也随之变化，符合人眼视觉规律。

节省CPU运行的时间。

3.简述三维激光扫描仪的组成部件。

答案：三维激光扫描仪主要由激光测距仪、水平角编码器、垂直角编码器、水平和垂直方向的伺服马达、倾斜补偿器和数据存储器组成。

4.简述脉冲法激光扫描仪的测距原理。

答：将发射红外光或激光调制成一定频率的尖脉冲，通过测量发射的尖脉冲个数计算在待测距离上往返的时间，最后利用光速与时间的乘积的一半计算距离。

5.简述OBJ点云格式的特点。

答案：OBJ格式既可以存储离散点，又可记录线、多边形和自由曲面数据。

明显的形体洗信息和拓扑关系易于数据的显示和建模。

缺点是:点的属性信息不完整，格式编译和解码复杂，限制了它的应用范围。

6简述三维激光点云大地定位的一般原理。

（6分）答案：1）已知测站和后视点的大地坐标，通过重新计算的形式将扫描坐标转换到大地坐标下。