激光原理实验题目
激光原理与技术习题
7．1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随时间的变化。
答：（1）利用调Q技术获得高峰值功率巨脉冲的原理：
因为激光物质上能级最大粒子反转数受到激光器阈值的限制，为使上能级积累大量的粒子，就可以在激光器开始泵浦初期，设法将激光器的阈值调的很高，抑制激光振荡的产生，使激光上能级的反转粒子数大量积累，当粒子数达到最大时，然后突然调低阈值，这样，积累在上能级的粒子便雪崩式的跃迁到低能级，在极短的时间内将能量释放出来，就获得峰值功率极高的巨脉冲。
6.2在电光调制器中，为了得到线性调制，在调制器中插入一个1/4波片，它的轴向应如何设置为佳? 若旋转1/4波片，它所提供的直流偏置有何变化?
答：（1）. 其快、慢轴与晶体主轴x轴成450角（即快、慢轴分别与x’、y’轴平行）。此时，它所提供的直流偏置相当于在电光晶体上附加了一个V1/4的固定偏压(Ex’和Ey’的附加位相差为900)；使得调制器在透过率T=50%的工作点上。
3.7某二氧化碳激光器，用平-凹腔，L＝50厘米，R＝2米，2a＝1厘米，λ＝10.6微米。试计算ω01、ω02、ω0、θ各为多少？
4.1 静止氖原子的3S2-2P4谱线中心波长为632.8nm，设氖原子分别以0.1c、0.4c和0.8c的速度向着观察者运动，向其中心波长分别变为多少？
根据公式（激光原理P136）
根据P138页的公式4.3.26可知，多普勒加宽：
因此，相干长度为：
根据题中给出的氦氖激光器单色性及氦氖激光器的波长632.8纳米，可根据下述公式得到氦氖激光器的相干长度：
可见，即使以前最好的单色光源，与现在的激光光源相比，相干长度相差2个数量级。说明激光的相干性很好。
激光原理例题
长度分别为 l1 和 l2 ，则 l1 + l + l2 = L 。设此时的等效腔长为 L ' ，则
1 0
L ' 1
=
1 0
l2 1 1 0
0 1 η 0
l 1 1 0
0 1 1 η 0
l1 1
=
1 0
过谱，试求：
(1) 激光波长λ；
2.5 MHz
(2) F-P 腔腔长 L；
ν
5 ×1014
Hz
(3) F-P 腔 的 精 细 度 F ；
图 2.6
(4) F-P 腔腔内光子寿命τ R ； (5) 如果 F-P 腔内充满增益系数为 g 的介质，为了得到自激振荡，g 应为多 少？
例 7、圆形镜对称共焦腔 TEM00 模和 TEM01 模在镜面处通过半径 a = w0 的 圆孔光阑后，所损失的能量百分比各为多少？
2
m2
w '0 = 0.082 ×10−3m=82μm 例 9、两只氦氖激光器的结构如图所示。问：在什么位置？插入一个焦距为多大 的薄透镜才能实现两个腔之间的模匹配？
R1 = 1m
R2 = ∞
R1 ' = 50cm R2 ' = ∞
L = 30cm
L ' = 25cm
d = 50cm
解： 由图中数据可知左右两谐振腔都是稳定腔。设左右谐振腔产生的高斯光束共 焦参数分别为 f 和 f ' ，可得
此往返传输周期的光线矩阵为
T
=
1 0
L ' 1
1
−
2
R
0
1
1 0
L ' 1
激光原理习题答案
激光原理习题答案激光是一种特殊的光源，它具有高度的单色性、相干性、方向性和亮度。
激光的产生基于受激辐射原理，即当原子或分子被激发到高能级状态后，受到外部光子的激发，以相同的频率、相位和方向释放出光子。
以下是一些激光原理习题的答案：1. 激光的产生条件：- 粒子数反转：在激光介质中，高能级上的粒子数必须大于低能级上的粒子数。
- 光学谐振腔：激光器内部需要有一个反射镜和一个半反射镜构成的谐振腔，以形成反馈机制。
2. 激光的分类：- 固体激光器：如红宝石激光器、Nd:YAG激光器等。
- 气体激光器：如氦氖激光器、CO2激光器等。
- 半导体激光器：也称为激光二极管，广泛应用于通信和数据存储。
3. 激光的特性：- 单色性：激光的波长非常窄，颜色非常纯净。
- 相干性：激光的光波具有相同的频率和相位。
- 方向性：激光束具有很好的方向性，发散角很小。
4. 激光的应用：- 医学：用于手术切割、治疗等。
- 工业：用于材料加工，如焊接、切割、打标等。
- 通信：光纤通信中使用激光作为信号载体。
5. 激光的安全问题：- 激光可能对眼睛造成损伤，使用时应采取适当的防护措施。
- 激光器应按照安全等级分类，并遵守相应的操作规程。
6. 激光器的工作原理：- 泵浦源提供能量，将介质中的粒子激发到高能级。
- 高能级粒子在受到外部光子的激发下，通过受激辐射释放出光子。
- 释放的光子在谐振腔中来回反射，不断被放大，最终形成激光束输出。
7. 激光的调制和调Q技术：- 调制：通过改变激光的参数（如频率、强度）来传输信息。
- 调Q：通过改变谐振腔的品质因数，实现激光脉冲的压缩和放大。
8. 激光的光谱特性：- 激光的光谱非常窄，通常用线宽来描述。
- 线宽越窄，激光的单色性越好。
9. 激光的相干长度：- 相干长度是激光在保持相干性的情况下能够传播的最大距离。
10. 激光的发散角：- 发散角是激光束在传播过程中的扩散程度，与激光的模式有关。
以上是一些基本的激光原理习题答案，希望能够帮助理解激光的基本原理和特性。
激光原理及应用的试题库
激光原理及应用的试题库
一、激光原理
•激光的定义及基本特性
•激光的产生原理
•激光的工作性能指标
•激光的发展历程
二、激光的应用
2.1 激光在医学领域的应用
•激光在眼科手术中的应用
•激光在皮肤美容中的应用
•激光在牙科治疗中的应用
2.2 激光在通信领域的应用
•激光在光纤通信中的应用
•激光在无线通信中的应用
•激光在卫星通信中的应用
2.3 激光在制造业的应用
•激光在激光切割中的应用
•激光在激光焊接中的应用
•激光在激光打标中的应用
2.4 激光在科研领域的应用
•激光在物理实验中的应用
•激光在化学实验中的应用
•激光在生物实验中的应用
三、激光原理及应用的试题
3.1 激光原理试题
1.什么是激光? 写出激光的定义及基本特性。
2.请简要描述激光的产生原理。
3.列举并解释激光的工作性能指标。
4.描述激光的发展历程。
3.2 激光应用试题
1.激光在眼科手术中的应用有哪些? 请简要描述其原理。
2.激光在光纤通信中的作用是什么? 请简要解释。
3.你了解哪些激光在制造业中的应用? 请简单列举并描述一项。
4.举例说明激光在科学研究中的应用。
四、总结
•概述激光原理及基本特性
•简述激光在不同领域的应用
•介绍激光原理及应用的试题
•强调激光技术的重要性及发展前景。
激光原理例题
例1 由凸面镜和凹面镜组成的球面腔，如果凸面镜曲率半径为2米，凹面镜曲率半径为3米，腔长L 为1米，腔内介质折射率为1，此球面镜腔是何种腔（稳定腔、临界腔、非稳腔）？。
当腔内插入一块长为0.5米，折射率2η=的其它透明介质时（介质两端面垂直于腔轴线），此时谐振腔为何种腔（稳定腔、非稳腔、临界腔）？解：设凸面镜与凹面镜曲率半径分别为R 1和R 2，当腔内未插入其它透明介质时12111111123L L R R −−=−−= − 即121g g =，该腔为临界腔。
当腔内插入其它介质时，设该介质的长度为l ，该介质左右两边剩余的腔内长度分别为1l 和2l ，则12l l l L ++=。
设此时的等效腔长为'L ，则212111'11011010101001010101l l l L l l l ηηη ++ == ()120.5m 3'0.5m m 24l l L l l L l ηη=++=−+=+= 1212''343433*********L L g g R R =−−=−−=> − 此时腔为非稳腔。
例2 如图所示谐振腔：(1) 画出其等效透镜序列。
如果光线从薄透镜右侧开始，反时针传播，标出光线的一个往返传输周期；(2) 求当/d F （F 是透镜焦距）满足什么条件时， 谐振腔为稳定腔；(3) 指出光腰位置（不用计算）。
解：(1) 该谐振腔的等效透镜序列如图2.5所示。
图2.5(2) 列出光在该谐振腔中传输一个周期的变换矩阵1013131/1011/3/1A B d d T C D F F d F === −−−+由稳定性条件可得3113111222d A D d F F−++<==−< 由上式可得谐振腔稳定时，应满足 403d F << (3) 此腔可等效为对称球面镜腔，其光腰应位于该等效腔的中心，因此光腰位置在上方平面镜表面处。
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？
激光的技术习题
激光原理与技术实验YAG 多功能激光实验系统光路图实验内容一、固体激光器的安装调试1、安装激光器。
2、调整激光器，使输出脉冲达最强二、激光参数测量1、测量自由振荡情况下激光器的阈值电压。
2、测量脉冲能量和转换效率。
3、测量光束发散角。
三、电光调Q 实验研究1、调整Q 开关方位，寻找V λ/4 。
2、确定延迟时间。
3、测试动静比。
四、倍频实验1、测量倍频光能量与入射角的关系。
2、倍频效率的测量。
五、激光放大实验1、放大器放大倍率测量。
2、放大器增益测量3、最佳时间匹配测量。
M 1脉冲氙灯 脉冲氙灯第一章 习题1、请解释（1）、激光Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation辐射的受激发射光放大（2）、谐振腔在工作物质两端各放上一块反射镜，两反射镜面要调到严格平行，并且与晶体棒轴垂直。
这两块反射镜就构成谐振腔。
谐振腔的一块反射镜是全反射镜，另一块则是部分反射镜。
激光就是从部分反射镜输出的。
谐振腔的作用一是提供光学正反馈，二是对振荡光束起到控制作用。
（3）、相干长度从同一光源分割的两束光发生干涉所允许的最大光程差，称为光源的相干长度，用∆Smax 表示，相干长度和谱线宽度有如下关系：∆Smax = λ2 / ∆ λ光源的谱线宽度越窄，相干性越好。
2、激光器有哪几部分组成？一般激光器都具备三个基本组成部分：工作物质、谐振腔和激励能源。
3、激光器的运转方式有哪两种？按运转方式可分为： 脉冲、连续 ，脉冲分单脉冲和重复脉冲。
4、为使氦氖激光器的相干长度达到1km ，它的单色性∆λ/λ应为多少？109max 10328.61016328.0-⨯=⨯==∆mm S μμλλλ第二章 习题1、请解释（1）、受激辐射高能态E 2 的粒子受到能量 h ν = E 2 - E 1 光子的刺激辐射一个与入射光子一模一样的光子而跃迁到低能级 E 1 的过程称受激辐射.（2）高斯光束由凹面镜所构成的稳定谐振腔中产生的激光束即不是均匀平面光波，也不是均匀球面光波，而是一种结构比较特殊的高斯光束，沿 Z 方向传播的高斯光束的电矢量表达式为：)]())(2(exp[])()(exp[)(),,(222220z i z z R y x ik z y x z A z y x E ϕωω+++-∙+-= 高斯光束是从z<0处沿z 方向传播的会聚球面波,当它到达z=0处变成一个平面波,继续传播又变成一个发散的球面波.球面波曲率半径R(z)>z,且随z 而变.光束各处截面上的光强分布均为高斯分布.（3）、增益饱和受激辐射的强弱与反转粒子数 ∆N 有关，即增益系数G ∝ ∆N ，光强 I ∝ ∆N 。
2024-2025激光原理考题
北京化工高校2024——2024学年其次学期课程名称：《激光原理》期末考试试卷班级：姓名：学号：分数：一、填空（25分）1．兰姆凹陷发生在（综合加宽，非匀称加宽，纯多普勒加宽）介质激光器中。
HeNe激光器是一种（固体、半导体、气体）激光器，其光波长可以是（0.6328A，6943A，3.39μm）。
通常状况下，我们见到的HeNe 激光器发光的颜色是（红色，蓝色，黄色）。
一般状况下，由（两平面镜，一平一凹镜，两凹面镜）组成He-Ne激光谐振腔，两反射镜的透射率是腔的（主要，次要）损耗，只有当（腔长，放电区，毛细管）足够长时，增益才大于损耗，形成激光。
He-Ne激光介质是（综合加宽，非匀称加宽，纯多普勒加宽）介质，多普勒宽度（约1500MHZ，300MHZ，20MHZ），碰撞加宽和充气压（成反比，成正比，无关）。
在激光器内，一个恰为增益线中心频率的谐振频率在增益线上烧（一个孔，两个孔，对称于v的两个孔）。
激光损耗越大，孔（越深，越浅，越宽）。
2．在介质发光时自发放射，受激放射，受激汲取总是（同时，不同时，一种或两种）存在，自发放射几率与介质内光强度（有关，无关，成正比）。
产生激光的条件是（增益大于损耗，有泵浦，有受激放射），满意谐振条件的频率（有形成振荡的可能，不能振荡，形成振荡）。
光放大的条件是（下能级粒子数多于上能级，损耗小于增益，上能级粒子数多于下能级）。
3. 随意一个共焦球面腔与（一个，多个，无穷多个）稳定球面腔等价；随意一个满意稳定性条件的球面腔可以与（唯一一个，多个，无穷多个）共焦腔等价。
4. 在匀称加宽中，每一发光原子对光谱线内（全部频率，多个频率，一个频率）有贡献；在非匀称加宽中，原子体系中每个原子发光只对谱线内（特定频率，一个频率，多个频率）有贡献。
假如对于某种气体激光介质，主要的加宽类型是由碰撞引起的加宽和由多普勒效应引起的加宽，因此在求线型函数时，要考虑（匀称加宽，非匀称加宽，综合加宽）。
激光原理部分习题答案
第二章5）激发态的原子从能级E2跃迁到E1时，释放出m μλ8.0=的光子，试求这两个能级间的能量差。
若能级E1和E2上的原子数分别为N1和N2，试计算室温（T=300K ）时的N2/N1值。
【参考例2-1，例2-2】 解：（1）J hcE E E 206834121098.310510310626.6---⨯=⨯⨯⨯⨯==-=∆λ （2）52320121075.63001038.11098.3exp ---∆-⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯-==T k Eb e N N10）激光在0.2m 长的增益物质中往复运动过程中，其强度增加饿了30%。
试求该物质的小信号增益系数0G .假设激光在往复运动中没有损耗。
104.0*)(0)(0m 656.03.1,3.13.014.02*2.0z 0000---=∴===+=====G e e I I me I I G z G ZzG Z ααα即且解：第三章2．CO 2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r 1=0.985，r 2=0.8。
求由衍射损耗及输出损耗分别引起的δ、τc 、Q 、∆νc (设n=1) 解：衍射损耗:1880107501106102262.).(.a L =⨯⨯⨯=λ=δ-- s ..c L c 881075110318801-⨯=⨯⨯=δ=τ输出损耗:1190809850502121.)..ln(.r r ln =⨯⨯-=-=δ s ..c L c 881078210311901-⨯=⨯⨯=δ=τ4.分别按图(a)、(b)中的往返顺序，推导旁轴光线往返一周的光学变换矩阵⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛D C B A ，并证明这两种情况下的)(21D A +相等。
（a ）（b ）解： 矩阵乘法的特点：1、只有当乘号左边的矩阵（称为左矩阵）的列数和乘号右边的矩阵（右矩阵）的行数相同时，两个矩阵才能相乘；这条可记为左列=右行才能相乘。
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。
激光原理及应用实验报告（有详细答案）
激光原理及应用实验报告（有详细答案）实验一测定空气折射率一、实验目的1、熟练掌握迈克尔逊干涉光路的调节方法；2、学会调出非定域干涉条纹，并测量常温下空气的折射率。
二、实验原理本实验室建立在迈克尔逊干涉光路的基础上来做的。
激光束经短焦距凸透镜会聚后可得到点光源S，它发出球面波照射干涉仪，经G1分束，及M1、M2反射后射向屏H的光可以看成由虚光源S1、S2发出的。
其中S1为点光源S经G1及M1反射后成的像，S2为点光源S 经M2及G1反射后成的像。
这两个虚光源S1、S2发出的球面波，在它们能相遇的空间里处处相干，即各处都能产生干涉条纹。
我们称这种干涉为非定域干涉。
随着S1、S2与屏H的相对位置不同，干涉条纹的形状也不同。
当屏H与S1、S2连线垂直时（此时M1、M2大体平行），得到园条纹，圆心在S1、S2连线与屏H的交点O处。
当屏H与S1、S2连线垂直平分线垂直时（此时M1、M2于H的距离大体相等），将得到直线条纹。
图1 实验装置三、实验方法和步骤1、测空气的折射率调出非定域条纹干涉后，改变气室AR的气压变化错误！未找到引用源。
，从而使气体折射率改变错误！未找到引用源。
，引起干涉条纹“吞”或“吐”N条。
则有错误！未找到引用源。
，于是得错误！未找到引用源。
（1）其中D为气室烦人厚度。
理论上，温度一定，气压不太大时，气体折射率的变化量错误！未找到引用源。
与气压变化量错误！未找到引用源。
成正比：错误！未找到引用源。
（常数）故错误！未找到引用源。
p，将式（1）代入可得错误！未找到引用源。
2、实验步骤1）将各器件夹好，靠拢，调等高。
2）调激光光束平行于台面，按图所示，组成迈克耳孙干涉光路（暂不用扩束器）。
3）调节反射镜M1和M2的倾角，直到屏上两组最强的光点重合。
4）加入扩束器，经过微调，使屏上出现一系列干涉圆环。
5）紧握橡胶球反复向气室充气，至血压表满量程（40kPa）为止，记为△p。
6）缓慢松开气阀放气，同时默数干涉环变化数N，至表针回零。
天津理工激光原理计算题库
天津理⼯激光原理计算题库ν＝5.85?l014Hz，荧光线宽ν?＝⼀、1.腔长为1m的氩离⼦激光器，发射中⼼频率3?l08 Hz，。
问它可能存在⼏个纵模?相应的q值为多少？(设η=1)⼀、2. 稳定谐振腔的⼀块反射镜的曲率半径R1=2L，求另⼀块反射镜的曲率半径的取值范围。
⼀、3. 静⽌氖原⼦的3S2-2P4谱线中⼼波长为632.8nm，设氖原⼦以0.5c（c为真空中光速）的速度向着观察者运动，其中⼼波长变为多少？⼀、4.He-Ne激光器中，Ne原⼦发光波长为632.8nm，光谱对应的上能级3S2态的平均寿命г2=2×10-8s，下能级2P4态的平均寿命г1=1.2×10-8s，⽓体放电管内的压强为2Torr，管内⽓体温度为T=350K，试求其均匀增宽和⾮均匀增宽分别为多少？（a=95MHz/Torr，µmol=20）⼀、5. ⼀个氩离⼦激光器的稳定球⾯腔，波长λ=0.5145µm ，腔长L=1m ，腔镜曲率半径R 1=2m ，R 2=4m ，试计算束腰半径尺⼨和位置，并画出等效共焦腔的位置。
（12121240212()()()[()](2)L R L R L R R L R R L λωπ--+-=+-）⼆、6.稳定谐振腔的两块反射镜的曲率半径分别为R 1=80cm ，R 2=100cm ，求腔长L 的取值范围。
11. 写出共轴球⾯镜腔的稳定条件，并计算判断下列谐振腔是否为稳定腔(R 1，R 2为腔镜的曲率半径，L 为腔长)。
(1) R 1=－2m ，R 2=1m ，L=1m ；(2) R 1=－1m ，R 2=1.5m ，L=1m ；(3) R I =1m ，R 2=0.5m ，L=2m 。
16.激光器的谐振腔有⼀⾯曲率半径为1M 的凸⾯镜和曲率半径为2m 的凹⾯镜组成，⼯作物质长0.5m 。
其折射率为1.52。
求腔长L 在什么范围内是稳定腔。
8. He-Ne 激光器采⽤平凹腔，凹⾯镜的曲率半径R=2m ，腔长L=1m ，试求：（1）离输出端（平⾯镜）1m 处的基模⾼斯光束的光斑⼤⼩；（2）基模⾼斯光束束腰光斑的⼤⼩及位置；（3）光束的远场发散⾓。
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。
激光的原理与应用考题
激光的原理与应用考题一、激光的原理激光是一种特殊的光, 具有单色性、相干性、直接性和高亮度等特点。
它的产生基于激光器的工作原理。
1.如何产生激光？–受激发射：通过外界能量的输入，使得激光介质中的原子或分子跃迁到高能级，然后通过受激辐射从高能级跃迁到低能级，产生光子。
这些光子会引发其他原子或分子的受激辐射，形成连锁反应，最终形成一系列具有相同频率和相干性质的激光光子。
2.激光器的工作原理：–激光介质：使用可受激发射的材料作为储存器。
如固体激光器使用由稀土离子掺杂的晶体作为激光介质，半导体激光器使用半导体材料。
–泵浦源：提供能量以激发激光介质中的原子或分子。
–光学谐振器：包含两个镜子，一个透射镜和一个输出镜。
透射镜使泵浦光进入激光介质，输出镜反射激光光子，从而形成激光光束。
3.激光特性：–单色性：激光是单一频率的光，具有非常窄的频谱线宽。
–相干性：激光是相干光，具有相同相位的光波叠加效应。
–直纹性：激光光束的传播路径很直，光束不会明显发散，可以进行长距离传输。
–高亮度：激光光束具有高亮度，能够产生强烈的光亮。
二、激光的应用激光由于其特殊的光学特性，在许多领域都有广泛的应用。
1.激光切割与焊接：–利用激光的高能量密度和高聚焦度特点，可以将激光用于金属材料的切割。
激光切割具有高精度、速度快、变形小等优点。
–同样地，激光焊接也因其高聚焦度和高能量密度被广泛应用于金属材料的连接和修复工作。
2.激光医学应用：–激光在医学领域具有广泛的应用。
例如，激光可以用于激光手术，通过高能量的激光束进行切割、烧灼或凝固。
–激光也可以用于皮肤美容，通过激光技术可以去除色素沉着、痣、血管病变等。
3.激光测量与检测：–激光测距仪、激光速度仪等激光测量设备利用激光的高度相干性和直纹性进行精确的测量工作。
它们在建筑、工程测量、地质勘探等领域有广泛应用。
–激光雷达则利用激光的束聚性进行遥感测量，广泛应用于气象、地理信息系统等空间观测领域。
激光原理例题
第四章思考与练习题1.光学谐振腔的作用。
是什么？2.光学谐振腔的构成要素有哪些，各自有哪些作用？3.CO2激光器的腔长L＝1.5m，增益介质折射率n＝1，腔镜反射系数分别为r1＝0.985，r2＝0.8，忽略其它损耗，求该谐振腔的损耗δ，光子寿命Rτ，Q值和无源腔线宽ν∆。
4.证明：下图所示的球面折射的传播矩阵为⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-212121ηηηηηR。
折射率分别为21,ηη的两介质分界球面半径为R。
5.证明：下图所示的直角全反射棱镜的传播矩阵为⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡---121ηd。
折射率为n的棱镜高d。
6. 导出下图中1、2、3光线的传输矩阵。
R7. 已知两平板的折射系数及厚度分别为n 1，d 1，n 2，d 2。
(1)两平板平行放置，相距l ，(2)两平板紧贴在一起，光线相继垂直通过空气中这两块平行平板的传输矩阵，是什么?8. 光学谐振腔的稳定条件是什么，有没有例外？谐振腔稳定条件的推导过程中，只是要求光线相对于光轴的偏折角小于90度。
因此，谐振腔稳定条件是不是一个要求较低的条件，为什么？9. 有两个反射镜，镜面曲率半径，R 1=－50cm ，R 2=100cm ，试问：(1)构成介稳腔的两镜间距多大?(2)构成稳定腔的两镜间距在什么范围?(3)构成非稳腔的两镜间距在什么范围?10.共焦腔是不是稳定腔，为什么？ 11. 腔内有其它元件的两镜腔中，除两腔镜外的其余部分所对应传输矩阵元为ABCD ，腔镜曲率半径为1R 、2R ，证明：稳定性条件为1201g g <<，其中11/g D B R =-；22/g A B R =-。
12.试求平凹、双凹、凹凸共轴球面镜腔的稳定性条件。
13. 激光器谐振腔由一面曲率半径为1m 的凸面镜和曲率半径为2m 的凹面镜组成，工作物质长0.5m ，其折射率为1.52，求腔长L 在什么范围内是稳定腔。
14. 如下图所示三镜环形腔，已知l ，试画出其等效透镜序列图，并求球面镜的曲率半径R 在什么范围内该腔是稳定腔。
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________。
激光技术练习题
激光技术练习题激光技术是一项广泛应用于科学、医疗、通信等领域的先进技术。
通过对激光相关知识的学习和实践，可以提高我们对激光技术的了解和运用能力。
下面是一些激光技术的练习题，帮助我们加深对该领域的理解。
通过解答这些问题，我们能够更好地掌握激光技术的原理和应用。
练习题一：激光的基本特性1. 请简要解释激光的产生原理，并列举一种发生器件。
2. 激光和常规光有何区别？你能否解释激光为什么具有高方向性和高单色性？3. 什么是激光的相干性？如何衡量激光的相干性？练习题二：激光在科学领域的应用1. 请列举几个基于激光技术的实验室设备，并简要描述其原理和应用。
2. 什么是激光干涉测量技术？举例说明该技术在科学研究或工程中的应用。
3. 请解释激光在光谱分析中的作用。
举一个实际应用中使用激光进行光谱分析的例子。
练习题三：激光在医疗领域的应用1. 激光在激光手术中的应用有哪些？举例说明其中一种手术及其原理。
2. 什么是激光治疗？请简要描述激光治疗在皮肤疾病治疗中的应用。
3. 激光在眼科手术中的应用有哪些？请举例说明其中一种手术及其原理。
练习题四：激光在通信领域的应用1. 请解释激光在光纤通信中的作用。
激光光源如何应用于光纤通信系统中？2. 激光雷达是如何工作的？请简要描述激光雷达在车辆自动驾驶中的应用。
3. 激光打印技术是如何实现的？简要介绍激光打印技术的原理和应用。
以上是激光技术练习题的内容，通过解答这些问题，我们可以不断加深对激光技术的理解，并掌握其在科学、医疗、通信等领域中的应用。
激光技术的不断发展和创新为我们的生活带来了诸多变化和便利，因此对激光技术的学习是非常有意义的。
希望通过这些练习题的学习，你可以对激光技术有更深入的认识，并能够将其应用于实际问题的解决中。
激光原理习题答案
第一章 激光的基本原理习题2．如果激光器和微波激射器分别在=10μm λ、=500nm λ和=3000MHz ν输出1W 连续功率，问每秒从激光上能级向下能级跃迁的粒子数是多少？解：若输出功率为P ，单位时间内从上能级向下能级跃迁的粒子数为n ，则：由此可得：其中346.62610J s h -=⨯⋅为普朗克常数，8310m/s c =⨯为真空中光速。
所以，将已知数据代入可得：=10μm λ时：19-1=510s n ⨯ =500nm λ时：18-1=2.510s n ⨯ =3000MHz ν时：23-1=510s n ⨯3．设一对激光能级为2E 和1E (21f f =)，相应的频率为ν(波长为λ)，能级上的粒子数密度分别为2n 和1n ，求(a) 当ν=3000MHz ，T=300K 时，21/?n n = (b) 当λ=1μm ，T=300K 时，21/?n n = (c) 当λ=1μm ，21/0.1n n =时，温度T=？解：当物质处于热平衡状态时，各能级上的粒子数服从波尔兹曼统计分布：(a) 当ν=3000MHz ，T=300K 时：(b) 当λ=1μm ，T=300K 时：cP nh nh νλ==P P n h hcλν==2211()exp exp exp n E E h hc n KT KT K T νλ-⎡⎤⎛⎫⎛⎫=-=-=- ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦3492231 6.62610310exp 11.3810300n n --⎛⎫⨯⨯⨯=-≈ ⎪⨯⨯⎝⎭34822361 6.62610310exp 01.381010300n n ---⎛⎫⨯⨯⨯=-≈ ⎪⨯⨯⨯⎝⎭(c) 当λ=1μm ，21/0.1n n =时：6．某一分子的能级4E 到三个较低能级1E 、2E 和3E 的自发跃迁几率分别是7-143510s A =⨯，7-142110s A =⨯和7-141310s A =⨯，试求该分子4E 能级的自发辐射寿命4τ。
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实验一：氦氖激光器
1.氦氖激光功率与发散角的测量实验
2.氦氖激光功率稳定性测量实验
实验二：
1.氦氖激光器模式竞争观测与测量实验
2.氦氖激光器偏振特性的测量实验
3.氦氖激光横模（单横模，多横模）变换与光束测量实验（？）
实验三：
1.氦氖激光高斯光束参数测量（束腰位置，高斯光强分布，质心位置，瑞利长度，远场发散角）实验；
2.高斯光束变换（准直，扩束，聚焦）与测量实验
实验四：（暂不做）
1.氦氖激光器谐振腔的观察及调整实验
实验五：半导体泵浦固体激光器
1.半导体泵浦固体激光器的工作原理和调试方法
2.研究激光器的倍频效应及其测量实验（532mn）
3.激光倍频匹配角选择实验（测量532mn绿光功率比较选出最佳角度）实验六：
2.半导体泵浦固体激光器阈值测量及功-功转换效率测量实验（1064mn）
3.研究腔长和不同透过率对固体激光器效率的影响（1064mn）
实验七：
6.LD泵浦固体激光器光斑尺寸的测量实验
7.LD泵浦固体激光器远场发散角的测量实验
半导体泵浦固体激光器注意事项
1.半导体激光器（LD）对环境有较高要求，因此本实验系统需放置于洁净实验室内。
实验完成后，应及时盖上仪器罩，以免LD沾染灰尘。
2.LD对静电非常敏感。
所以严禁随意拆装LD和用手直接触摸LD外壳。
如果确实需要拆装，请带上静电环操作，并将拆下的LD两个电极立即短接。
3.不要自行拆装LD电源。
电源如果出现问题，请与产家联系。
同时，LD电源的控制温度已经设定，对应于LD的最佳泵浦波长，请不要自行更改。
4.LD、耦合系统、激光晶体，两两滑块之间距离大约为32mm、8mm，经调整好以后最好不要随意变动，以免影响实验使用。
5.准直好光路后需用遮挡物（如功率计或硬纸片）挡住准直器，避免准直器被输出的红外激光打坏。
6.实验过程避免双眼直视激光光路。
人眼不要与光路处与同一高度，最好能带上激光防护镜操作。
实验八：半导体激光器
1.半导体激光器的特性测量（I-P特性曲线、发散角、偏振度等）
注意：半导体激光器的 p-n结非常薄，极易被击穿，所以在开、关半导体激光器的电源时，一定要防止浪涌电流的产生，否则将有可能损坏半导体激光器。
开启时，先开电源开关，再开电流开关。
关闭时，先将电流调节旋钮逆时针旋转到底，使输出电流最小（最小输出电流大于0mA，切勿用力调节旋钮），再关电流开关，最后关闭电源开关。
2.实验过程中，实验者不可以直视激光束，以免眼睛受到损伤。
3.半导体激光器不能承受电流或电压的突变。
若使用不当容易损坏。
当电路接通时，半导体激光器的注入电流必须缓慢地上升，不要超过65mA，以防半导体激光器损坏。
使用完毕，必须将半导体激光器的注入电流降回零。
4.静电感应对半导体激光器也有影响。
如果需要用手触摸半导体激光器外壳或电极时，手必须事先触摸金属一下。
5.周围的大型设备的启动和关闭极易损坏半导体激光器，遇到这种情况时，应先将半导体激光器的注入电流降低到零，然后再开关电器。