最新激光原理复习题(含参考答案)
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。
激光原理习题-问答精选全文完整版
10、什么是频率牵引？
12、高阶高斯光束有哪些？
13、什么是一般稳定球面腔与共焦腔的等价性?
14、如何计算一般稳定球面腔的主要参量？
15、什么是腔的菲涅耳数？它与腔的损耗有什么关系？
16、高斯光束的表征方法有哪些？什么是q参数？
17、高斯光束q参数的变换规律是什么？
18、什么是高斯光束的自再现变换？
19、高斯光束的自再现变换与稳定球面腔有什么关系物理基础是什么？
9.描述能级的光学跃迁的三大过程，并写出它们的特征和跃迁几率。
10、Einstein系数有哪些？他们之间的关系是什么？
11、什么是热平衡时能级粒子数的分布？
12、产生激光的必要条件是什么？
13、什么是粒子数反转？如何实现粒子数反转？
14、如何定义激光增益？什么是小信号增益？什么是增益饱和？（可结合第三章内容）
7.分析三能级和四能级系统中粒子在各能级之间的跃迁过程，并写出速率方程。
8.说明均匀加宽和非均匀加宽工作物质中增益饱和的机理，并写出激光增益的表达式。
9.饱和光强有什么含义？怎么定义的？
10、什么是小信号增益、大信号增益？
11、在强光入射下，均匀加宽和非均匀加宽工作物质中，弱光的增益系数如何变化？
12、描述非均匀加宽工作物质中增益饱和的“烧孔效应”，并说明原理。
15、什么是自激振荡？产生激光振荡的条件是什么？
16、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？
第二章
开放式光腔与高斯光束
1.什么是谐振腔的谐振条件？
2.如何计算纵模的频率、纵模间隔和纵模的数目?
3.在激光谐振腔中有哪些损耗因素？
《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 。
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》复习
一. 选择题（单选）（共20分，共10题，每题2分)1. 下列表达式哪一个不是激光振荡正反馈条件： D 。
A. q kL π22=B. q LC q 2=ν C. q L q 2λ= D. q kL π=2 2. 下列条件哪一个是激光振荡充分必要条件： A 。
（δφ为往返相移） A. l r r G q )ln(,2210-≥-=απδφ B. 0,2≥∆-=n q πδφ C. 0,20≥∆-=n q πδφ D. 0,20≥-=G q πδφ3. 下列腔型中，肯定为稳定腔的是 C 。
A. 凹凸腔B. 平凹腔C. 对称共焦腔D. 共心腔4. 下面物理量哪一个与激光器阈值参数无关， D 。
A. 单程损耗因子B. 腔内光子平均寿命C. Q 值与无源线宽D. 小信号增益系数5. 一般球面稳定腔与对称共焦腔等价，是指它们具有： A 。
A.相同横模B.相同纵模C.相同损耗D. 相同谐振频率6. 下列公式哪一个可用于高斯光束薄透镜成像 A 其中if z q +=，R 为等相位面曲率半径，L 为光腰距离透镜距离。
A ．F q q 11121=-；B. F R R 11121=-；C. F L L 11121=-；D.FL L 11121=+ 7. 关于自发辐射和受激辐射，下列表述哪一个是正确的？ C 。
A. 相同两能级之间跃迁，自发辐射跃迁几率为零，受激辐射跃迁几率不一定为零；B. 自发辐射是随机的，其跃迁速率与受激辐射跃迁速率无关；C. 爱因斯坦关系式表明受激辐射跃迁速率与自发辐射跃迁速度率成正比；D. 自发辐射光相干性好。
8.入射光作用下， CA. 均匀加宽只有部份原子受激辐射或受激吸收；B. 非均匀加宽全部原子受激辐射或受激吸收；C. 均匀加宽原子全部以相同几率受激辐射或受激吸收 ；D. 非均匀加宽全部原子以相同几率受激辐射或受激吸收。
9. 饱和光强 CA ．与入射光强有光 B. 与泵浦有关； C. 由原子的最大跃迁截面和能级寿命决定；D. 与反转集居数密度有关。
激光原理期末考试题及答案
激光原理期末考试题及答案# 激光原理期末考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 激光的产生需要满足以下哪个条件？A. 粒子数反转B. 增益介质C. 光学谐振腔D. 所有以上答案：D2. 激光的三个主要特性是什么？A. 单色性、方向性、相干性B. 单色性、亮度、相干性C. 亮度、方向性、相干性D. 单色性、亮度、方向性答案：A3. 以下哪个不是激光器的类型？A. 固体激光器B. 气体激光器C. 半导体激光器D. 热激光器答案：D4. 激光器中的泵浦过程是指什么？A. 将能量注入工作介质B. 将工作介质加热C. 将工作介质冷却D. 将工作介质的粒子数反转答案：A5. 激光器的谐振腔的作用是什么？A. 提供能量B. 储存能量C. 提供反馈D. 吸收能量答案：C6. 激光的相干长度是指什么？A. 激光的波长B. 激光的脉冲宽度C. 激光的相干时间D. 激光的传播距离答案：D7. 激光的调Q技术主要用来实现什么？A. 增加激光的功率B. 增加激光的频率C. 增加激光的亮度D. 增加激光的相干性答案：A8. 激光冷却技术可以用来实现什么？A. 降低物体的温度B. 增加物体的温度C. 保持物体的温度D. 测量物体的温度答案：A9. 激光在医学中的应用主要包括哪些方面？A. 切割、焊接、诊断B. 诊断、治疗、美容C. 美容、诊断、焊接D. 切割、治疗、美容答案：D10. 激光测距的原理是什么？A. 利用激光的单色性B. 利用激光的方向性C. 利用激光的相干性D. 利用激光的高亮度答案：C二、简答题（每题10分，共30分）1. 简述激光的产生原理。
答案：激光的产生原理基于受激辐射。
在激光器中，工作介质被泵浦至高能级，形成粒子数反转。
当处于高能级的粒子受到外部光子的激发时，会以受激辐射的方式释放光子，这些光子与激发它们的光子具有相同的频率、相位和方向。
这些光子在光学谐振腔中来回反射，通过增益介质时不断被放大，最终形成具有高度单色性、相干性和方向性的激光束。
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。
激光考试题及答案
激光考试题及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 激光的全称是：A. 光放大受激辐射B. 光放大自发辐射C. 光受激放大辐射D. 光自发放大辐射答案：A2. 激光器中，激光的产生依赖于：A. 自发辐射B. 受激辐射C. 热辐射D. 光辐射答案：B3. 激光的特性不包括：A. 单色性好B. 相干性好C. 方向性好D. 能量分散答案：D4. 以下哪个不是激光器的组成部分：A. 工作物质B. 激励源C. 反射镜D. 透镜答案：D5. 激光在医学上的应用不包括：A. 激光切割B. 激光焊接C. 激光诊断D. 激光手术答案：B二、填空题（每题2分，共10分）1. 激光的波长范围通常在______纳米到______毫米之间。
答案：纳米到毫米2. 激光的相干性是指激光的______和______高度一致。
答案：频率和相位3. 激光器的工作原理是通过______来实现光的放大。
答案：受激辐射4. 激光的高亮度特性是由于激光的______和______。
答案：高单色性和高相干性5. 激光在工业上的应用包括______、______和______。
答案：材料加工、测量和通信三、简答题（每题5分，共20分）1. 简述激光的三大特性。
答案：激光具有高亮度、高单色性和高相干性。
2. 解释激光器中的“泵浦”过程。
答案：泵浦过程是指通过外部能量源（如电流、光或化学反应）向工作物质提供能量，使其原子或分子激发到高能级的过程。
3. 激光在通信领域有哪些应用？答案：激光在通信领域的应用包括光纤通信、无线光通信和卫星通信。
4. 激光在军事上的应用有哪些？答案：激光在军事上的应用包括激光制导武器、激光雷达和激光通信。
四、计算题（每题10分，共20分）1. 已知激光波长为532nm，求其频率。
答案：使用公式c = λf，其中c为光速，λ为波长，f为频率。
c =3×10^8 m/s，λ = 532×10^-9 m，代入公式得f = c / λ =3×10^8 m/s / (532×10^-9 m) ≈ 5.64×10^14 Hz。
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(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）。
激光原理复习题答案(参考版)
激光原理复习题第一章 电磁波1. 麦克斯韦方程中0000./.0t tμμερε∂⎧∇⨯=-⎪∂⎪∂⎪∇⨯=+⎨∂⎪∇=⎪⎪∇=⎩B E E B J E B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;(3)由方程组中的2式可知，在真空中，,J =0，则有 tE∂∂=∇00B *εμ ；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。
激光基础测试题及答案
激光基础测试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 激光的产生原理是基于哪种效应？A. 光电效应B. 康普顿效应C. 受激辐射D. 光电导效应答案：C2. 激光的波长范围通常在哪个区间？A. 微波B. 可见光C. 红外线D. X射线答案：B3. 激光的相干性主要体现在哪个方面？A. 频率B. 波长C. 相位D. 振幅答案：C4. 激光的亮度是普通光源的多少倍？A. 10倍B. 100倍C. 1000倍D. 10000倍答案：D5. 激光的单色性是指其波长范围非常窄，通常在多少纳米以内？A. 1纳米B. 10纳米C. 100纳米D. 1000纳米答案：A6. 激光在医学领域的应用不包括以下哪项？A. 激光治疗B. 激光诊断C. 激光通信D. 激光手术答案：C7. 激光的定向性是指激光束的发散角非常小，通常在多少度以内？A. 1度B. 10度C. 100度D. 1000度答案：A8. 激光的功率是指激光器输出的激光能量与时间的比值，通常用哪个单位表示？A. 瓦特（W）B. 焦耳（J）C. 伏特（V）D. 安培（A）答案：A9. 激光的频率稳定性是指激光的频率在一定时间内的变化程度，通常用哪个参数表示？A. 线宽B. 波长C. 相位D. 振幅答案：A10. 激光的非线性效应包括哪些现象？A. 光折变B. 光致发光C. 光致发光和光折变D. 光致发光和光散射答案：C二、填空题（每题2分，共20分）1. 激光的全称是__________。
答案：受激辐射光放大2. 激光的产生需要满足三个条件，分别是粒子数反转、________和光学谐振腔。
答案：激发态粒子数大于基态粒子数3. 激光的相干性是指激光的相位关系是________的。
答案：确定的4. 激光的单色性是指激光的波长范围非常窄，频率非常________。
答案：单一5. 激光的亮度高，是指激光的能量集中，单位面积上的光强________。
答案：非常大6. 激光在工业领域的应用包括激光切割、激光焊接和________。
激光基础理论试题及答案
激光基础理论试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 激光的产生是基于哪种物理现象？A. 光电效应B. 康普顿散射C. 受激辐射D. 黑体辐射答案：C2. 激光的波长主要取决于什么？A. 光源材料B. 发射器的温度C. 发射器的尺寸D. 光源的电压答案：A3. 以下哪种激光器不属于固体激光器？A. 红宝石激光器B. 钕玻璃激光器C. 氩离子激光器D. 半导体激光器答案：C4. 激光的相干性主要体现在哪个方面？A. 单色性B. 单向性C. 高亮度D. 波前一致性答案：D5. 激光冷却技术中，通常使用的是哪种类型的激光？A. 连续波激光B. 脉冲激光C. 准分子激光D. 染料激光答案：B6. 激光在医学上的应用不包括以下哪项？A. 激光切割B. 激光焊接C. 激光美容D. 激光诊断答案：B7. 以下哪种材料不适合作为激光介质？A. 稀土元素掺杂的晶体B. 气体C. 液体染料D. 普通玻璃答案：D8. 激光的频率稳定性通常由什么决定？A. 激光器的设计B. 激光介质的纯度C. 激光器的工作温度D. 激光器的电源稳定性答案：A9. 激光的单色性是指什么？A. 激光的波长非常单一B. 激光的频率非常单一C. 激光的相位非常单一D. 激光的偏振非常单一答案：B10. 激光的高亮度主要得益于什么？A. 高功率输出B. 光束的聚焦C. 高效率的能量转换D. 光束的定向性答案：D二、填空题（每题2分，共20分）1. 激光的全称是__________。
答案：受激辐射放大光2. 激光器的工作原理基于_________效应。
答案：受激辐射3. 激光的三个主要特性是单色性、相干性和__________。
答案：高亮度4. 激光在工业上常用于材料的__________和打标。
答案：切割5. 激光的波长可以通过改变激光介质的__________来调节。
答案：掺杂浓度6. 激光冷却通常利用的是激光与原子相互作用的__________效应。
激光原理-题库
<激光原理>考察题及参考答案1.什么是激光? (激光是受激辐射光放大)2.阐述产生激光的三个基本条件（1.工作物质可实现粒子数反转；2.相配的泵浦源；3.适当的谐振腔）3.说明谐振腔的作用(在激活介质两端放置平行的高反镜，使垂直于镜面的初始光来回反射，实现多次光放大形成激光；其它方向的光则横向逸出腔外。
)4.简述谐振腔的形式与稳定形分析. (常用有平－平腔；平－凸腔；共焦腔; 共心腔；平－平腔为介稳腔, 平凸腔属非稳腔, 共焦腔是稳定腔; 共心腔属介稳腔. )5.谐振腔的品质因数Q代表什么? (它是描述谐振腔储能和损耗的量, 谐振腔的Q值越大，表明激光器损耗越小，则阈值越低，越容易形成激光振荡. )6.简述谐振腔的模式含义(能够在谐振腔内存在的稳定光波模式（振辐.相位.频率是稳定的）; 纵模反映能在激光腔内形成稳定驻波的波长; 横模表明光场在垂直腔轴的平面内的光强分布; )7.激光束的四个基本特性（1.高单色性；2.高相干性；3.高方向性；4.高亮度）8.说明高斯光束的特点(1. 高斯光束在其轴线附近可看作是一种非均匀高斯球面波，等相位面保持球面；2. 在其传播过程中曲率中心不断改变，发散角会增大；3. 其振幅在横截面内为高斯分布，强度集中在轴线及其附近；)9.说明影响高斯光束激光束聚焦光斑大小的因素（聚焦光斑大小与聚焦镜焦距、光束发散角、激光波长三者成正比；聚焦镜象差也有影响）10.简述激光的时间分佈特性(可分为连续输出, 低频率毫秒级的普通脉冲, 纳秒级的短脉冲, 和皮秒或飞秒级的超短脉冲.)11.简述激光的偏振特性(激光束的偏振特性可分为线偏振光; 椭园偏振光, 园偏振光, 部份偏振光, 非偏振的自然光.)12.激光器如何选横模?(小孔光阑选模; 聚焦光阑选模; 和非稳腔选模)13.说明激光的调Q的作用(以某种方式使激光器Q值快速变化, 而在Q值低时积累的能量, 在Q值高时放出, 形成高峰值功率的快脉冲输出.)14.简述声光Q开关的作用原理（超声波在声光晶体中传播形成振动疏密波, 折射率的变化对激光束如同衍射光栅，致使激光产生衍射偏转，则降低了谐振腔的Q值，不能出激光，如同关断激光；去掉超声波就有激光射出, 且使关断时积累的光能在打开时同时放出；Q值猛增，又压缩了脉宽, 大大提高了激光输出的峰值功率）15.简述激光器的倍频有何作用? (非线性晶体在强光场的作用下，在一定方向一定相位匹配的条件下，会出现较高频率的光振荡，产生较短波长的光出射。
激光考试题及答案
激光考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 激光的产生是基于哪种物理现象？A. 光电效应B. 康普顿散射C. 受激辐射D. 黑体辐射答案：C2. 以下哪种材料常用于制造激光器的增益介质？A. 氖气B. 氩气C. 红宝石D. 石英答案：C3. 激光的相干性主要取决于哪种特性？A. 单色性B. 亮度C. 单向性D. 相位答案：D4. 激光的波长范围通常在哪个区间？A. 微波B. 红外线C. 可见光D. X射线答案：C5. 以下哪种激光器属于固体激光器？A. He-Ne激光器B. CO2激光器C. Nd:YAG激光器D. 染料激光器答案：C6. 激光冷却技术中，通常使用的是哪种类型的激光？A. 连续波激光B. 脉冲激光C. 单频激光D. 多频激光答案：B7. 以下哪种激光器可以实现超短脉冲输出？A. 光纤激光器B. 半导体激光器C. 固体激光器D. 气体激光器答案：A8. 激光在医学领域的应用不包括以下哪项？A. 眼科手术B. 肿瘤治疗C. 皮肤美容D. 核反应堆控制答案：D9. 激光测距的基本原理是什么？A. 多普勒效应B. 光的干涉C. 光的衍射D. 光的反射答案：D10. 以下哪种激光器不属于高功率激光器？A. 光纤激光器B. 化学激光器C. 半导体激光器D. 固体激光器答案：C二、填空题（每题2分，共20分）11. 激光的全称是________。
答案：受激辐射光放大12. 激光的三个主要特性是________、________和________。
答案：单色性、相干性和方向性13. 激光器的工作原理基于________效应。
答案：受激辐射14. 激光器的增益介质可以是________、________或________。
答案：固体、气体、液体15. 激光冷却技术中，常用的激光类型是________激光。
答案：脉冲16. 激光在工业加工中的主要应用包括________、________和________。
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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2121
2
11
sp
s
dn A dt
n ，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
1212
1
1st
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。
(3)受激辐射跃迁几率2121
2
1st
dn W dt
n ，表示在
辐射场作用下，单位时间从高能级跃迁至低能级的原子数与高能级原子数的比例。
18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。
19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。
20光学谐振腔中会有横模和纵模，通常表示为
mnp
TEM。
请问它的角标中。