08激光原理与技术试卷B

08激光原理与技术试卷B

2

华南农业大学期末考试试卷（B 卷）

2008～2009学年第一学期 考试科目：激光原理与技术

考试类型：（闭卷） 考试时间：120分钟

姓名 年级专业 学号

题号 一 二 三 四 总分 得分 评阅人

一.填空题（每空2分，共30分）

1. 设小信号增益系数为0g ，平均损耗系数为α，则激光器的振荡条件为 g o >

α 。

2. 相格 是相空间中用任何实验所能分辨的最小尺度。

3. 四能级系统中，设3E 能级向2E 能级无辐射跃迁的量子效率为1η，2E 能级向1E 能

级跃迁的荧光效率为2η，则总量子效率为 。。

4. 当统计权重21f f =时，两个爱因斯坦系数12B 和21B 的关系为

B 12=B 21 。

5. 从光与物质的相互作用的经典模型，可解释 色散 现象和 物质对光的

吸收 现象。

6. 线型函数的归一化条件数学上可写成 。

7. 临界腔满足的条件是 g1g2=1 或 g1g2=0 。 8. 把开腔镜面上的经过一次往返能再现的稳态场分布称为开腔的 自再现模 。 9. 对平面波阵面而言，从一个镜面中心看到另一个镜面上可以划分的菲涅耳半周期

带的数目称为 菲涅耳数 。

3

10. 均匀加宽指的是引起加宽的物理因素对各个原子是 等同的, 。

11. 入射光强和饱和光强相比拟时，增益随入射光强的增加而减少，称 增益饱和 现

象。

12．方形镜的mnq TEM 模式沿x 方向有 m 条节线，没y 方向有 n 条节线. 二.单项选择题（每题2分，共10分） 1. 关于高斯光束的说法，不正确的是（ ）

(A)束腰处的等相位面是平面； (B)无穷处的等相位面是平面； (C)相移只含几何相移部分； (D)横向光强分布是不均匀的。 2. 下列各模式中，和圆型共焦腔的模q n m TEM ,,有相同频率的是（A ） (A)1,,2-+q n m TEM ； (B) q n m TEM ,,2+； (C) 1,,1-+q n m TEM ； (D) 1,1,2-++q n m TEM 。 3. 下列各种特性中哪个特性可以概括激光的本质特性（C ） (A)单色性； (B)相干性； (C)高光子简并度； (D)方向性。 4. 下列加宽机制中，不属于均匀加宽的是（B ）

(A)自然加宽； (B)晶格缺陷加宽； (C)碰撞加宽； (D)晶格振动加宽。 5. 下列方法中，不属于横模选择的是（D ）

(A)小孔光阑选模； (B) 非稳腔选模； (C) 谐振腔参数N g ,选择法； (D)行波腔法。

三、简答题（每题4分，共20分）

4

1. 损耗的大小是评价谐振腔的一个重要指标，也是腔模理论的重要研究课题，试问

光学谐振腔的损耗大致包含哪几个方面？

腔不完全反射引起的损耗 几何偏折损耗 固有损耗（散射等） 衍射损耗

2. 说出以下几个物理量所表示的名称。

g ： η： F η t n ∆

N g ~ 21

W s 0ω 21σ 平面宽度 3. 光具有波粒二象性，试简要写出光子的基本性质。

光子具有运动质量 动量 能量 自旋 偏振态

4．四能级系统激光工作物质的能级简图如下，能否写出该系统的速率方程组？（已知发射截面()021,v v σ，光速V ，第l 个模的光子寿命为Rl τ，统计权重1f ，2f ，设i E 对应的集居数密度为i n ，3,2,1,0=i ）

=dt dn 3

=dt dn 0

=dt

dN l

5

5．根据半经典理论，电极化系数为()00002

2γωωωωεχi m ne +-=，分别求出其实部和虚

部。并说明实部和虚部分别和哪两个物理量有直接对应关系？

四.计算题（本大题共40分，每题8分）

1. 激光器的谐振腔有一曲率半径为1m 的凸面镜和半径为2m 的凹面镜组成，工作

物质长0.5m ，其折射率为1.60，求腔长在什么范围内是稳定腔？

2. 某高斯光束的束腰大小为mm 2.10=ω，nm 8.632=λ。求与束腰相距10m 远处的

光斑半径ω及波前曲率半径R 。

=dt

dn 2

6

3. 有频率为1v ，2v 的二强光入射，试求在均匀加宽情况下，（设频率为1v ，2v 的光在

介质内的平均强度为1v I ，2v I ）（6分） （1） 频率为v 的弱光的增益系数表达式； （2） 频率为1v 的强光的增益系数表达式。

4。长度为10cm 的红宝石棒置于长度为cm 20的光谐振腔中，红宝石nm 3.694谱线的自发辐射寿命S s 3104-⨯=τ，均匀加宽线宽为z MH 5102⨯，光腔单程损耗因子2.0=δ，求：（1）中心频率处的发射截面。（4分）

（2）中心频率处的阈值反转粒子数t n ∆（3分）

5．一激光器输出光m μλ6.10=，mm 30=ω，用一cm F 2=的凸透镜聚焦，求欲得到

m μω200=时透镜应放在什么位置。