《激光原理》本科期末考试试卷及答案
激光原理与技术期末考试卷(2007-09)
1．基本概念题(选做5小题，每小题5分)[25]1.1 激光器一般包括哪三个基本单元？各单元的主要作用是什么？1.2 试辨析激光振荡器、激光放大器和激光器的区别1.3 激光器的主要泵浦方式有哪些？各举一典型激光器实例。
1.4 激光具有哪些基本特性？试举3个应用实例，并说明各自应用了激光的哪方面特性。
1.5 何谓烧孔效应？何谓兰姆凹陷？1.6 何谓有源腔和无源腔？如何理解激光线宽极限和频率牵引效应？1.7 在粒子反转数密度Δn大于0时，在激光腔中一定能产生自激振荡吗?为什么？2. 综合思考题(选做2小题，每小题15分)[30]2.1何谓介质的吸收截面？现有红宝石样品一块，试设计一实验方案测量该样品的吸收截面，列出实验所需的设备和元器件。
2.2 选模复合腔如图所示，M1、M2、M3为全反镜，M4为部分反射镜。
(1)试分析其选模原理和条件；(2)如腔内增益介质振荡线宽为νosc, 为了获得单纵模输出，l1、l2应如何选择？2.3 (1) 三能级系统和四能级系统的主要区别是什么？简要说明它们在实现粒子数反转过程中的特点；(2)试列出二能级系统的速率方程组（设能级简并度f1=f2）。
(3)分析二能级系统能否实现粒子数反转。
3. 计算题(选做3小题，每小题15分)[45]3.1 What would be the output intensity of a helium-neon laser operating at 632.8 nm if ithas a small-signal gain of 0.15/m? The laser has two mirrors of reflectivity 99.99% and 98%, a gain-medium length of 0.2 m, and essentially no scattering losses.3.2 A Nd:YVO4 laser operating in a pulsed mode at 1.06 μm is placed in a cavity with mirrors of 95% at each end of the laser. The scattering losses are determined to be 0.4% per pass. If the laser produces output pulses of 200-μs duration in a beam of diameter 6 mm and if the small-signal gain is measured to be 20% per pass, what would be the energy of the pulses emerging from the laser?3.3 Nd3+ ions are doped into YAG at a 1% atomic concentration, which corresponds toadensity of Nd atoms of 1.38×1026 per cubic meter in the laser rod. If all of these atoms were instantly pumped to the upper laser level and then began to radiate, what would be the radiated energy per cubic meter and the average power per cubic meter radiated from this material at the emission wavelength of 1.06 μm? if the power radiated from one cubic centimeter could be concentrated into a spot 1 mm in diameter, what would be the intensity(power/m)3.4 长度为10 cm的红宝石棒置于长度为22 cm的光谐振腔中，红宝石694.3 nm谱线的自发辐射寿命τs≈4ms,均匀加宽线宽为2×105 MHz,，光腔单程损耗δ=0.2。
激光原理与技术期末考试B卷答案
电子科技大学- 年第 2 学期期末考试 B 卷课程名称: _ 激光原理与技术___ 考试形式: 开卷（笔试）考试日期: 20 11 年 6 月29 日考试时长: 120___分钟课程成绩构成: 平时30 %, 期中%, 试验%, 期末70 %本试卷试题由_____部分构成, 共_____页。
一.选择题（单项选择）（共20分, 共10题, 每题2分)1.与一般光源相比, 下列哪项是激光旳优势D 。
A.相干性好B.发散角小C.谱线窄D.以上都是2.要产生激光下列哪个条件不是必需具有旳___D___。
A.实现集居数反转（粒子数反转）B、受激辐射跃迁C.具有增益介质D.谐振腔为稳定腔3、下列谱线加宽方式中, 不属于均匀加宽旳是 B 。
A.自然加宽B.多普勒加宽C.晶格振动加宽D.碰撞加宽4.从输出光束特性考虑, 一种稳定腔等价于无穷个 A 。
A.稳定..B.临界..C.共焦..D.非稳腔5、若激光器输出为某一模式旳厄米特-高斯光束, 且其两个主轴方向上旳M2值为5和3, 则该模式也许为 D 。
A.TEM01B.TEM11C.TEM31D.TEM216、下列腔型中, 肯定具有共轭像点旳是C（非稳腔）。
A. B、C. D、7、可以运用下列哪种损耗进行模式选择 B 。
A.腔镜不完全反射损耗B.衍射损耗C.材料中旳非激活吸取损耗D.以上都不对8、在振幅调制锁模激光器中, 若损耗调制器紧贴腔镜放置且腔长为L, 光速为c, 则损耗调制信号旳角频率为___C___。
A. B C、D、9、KDP晶体横向电光调制旳重要缺陷为__C___。
A.半波电压太高B.调制带宽低C.存在着自然双折射引起旳相位延迟D.调制频率较高时,功率损耗比较大10、下列性质选项中, 对于由受激辐射跃迁产生旳光子与入射光子相似旳是___D___。
A.偏振方向B、频率C.运动方向D、以上都是二. 填空题（共20分, 共20空, 每空2分）1.激光器采用开放式谐振腔旳重要原因是减少模式数。
激光原理试题
《激光原理及应用》期末试题（A卷答案）一、简答题1.激光器的基本结构包括三个部分，简述这三个部分答：激光工作物质、激励能源（泵浦）和光学谐振腔；2.物质的粒子跃迁分辐射跃迁和非辐射跃迁，简述这两种跃迁的区别。
答：粒子能级之间的跃迁为辐射跃迁，辐射跃迁必须满足跃迁定则；非辐射跃迁表示在不同的能级之间跃迁时并不伴随光子的发射或吸收，而是把多余的能量传给了别的原子或吸收别的原子传给他的能量。
3.激光谱线加宽分为均匀加宽和非均匀加宽，简述这两种加宽的产生机理、谱线的基本线型。
答：如果引起加宽的物理因数对每一个原子都是等同的，则这种加宽称为均匀加宽。
自然加宽、碰撞加宽及晶格振动加宽均属均匀加宽类型。
非均匀加宽是原子体系中每一个原子只对谱线内与它的表观中心频率相应的部分有贡献。
多普勒加宽和固体晶格缺陷属于非均匀加宽。
4.简述均匀加宽的模式竞争答：在均匀加宽的激光器中，开始时几个满足阈值条件的纵模在振荡过程中相互竞争，结果总是靠近中心频率的一个纵模获胜，形成稳定的振荡，其他的纵模都被抑制而熄灭。
这种情况叫模式竞争。
5.工业上的激光器主要有哪些应用？为什么要用激光器？答：焊接、切割、打孔、表面处理等等。
工业上应用激光器主要将激光做热源，利用激光的方向性好，能量集中的特点。
6.说出三种气体激光器的名称，并指出每一种激光器发出典型光的波长和颜色。
答：He-Ne激光器，632.8nm（红光），Ar+激光器，514.5nm（绿光），CO2激光器，10.6μm（红外）7.全息照相是利用激光的什么特性的照相方法？全息照相与普通照相相比有什么特点？答：全息照相是利用激光的相干特性的。
全息照片是三维成像，记录的是物体的相位。
二、证明题：（每题6分，共18分）1.证明：由黑体辐射普朗克公式33811hKThceννπνρ=-导出爱因斯坦基本关系式：3213218A hn h B cνπνν==三、计算题1．由两个凹面镜组成的球面腔，如图。
激光原理与技术_电子科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
激光原理与技术_电子科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.在锁模激光器中，被锁定的模式数量越多，脉冲周期越短。
参考答案:错误2.对于对称共焦腔，其傍轴光线在腔内往返传输次即可自行闭合，其自再现模式为高斯光束。
参考答案:2##%_YZPRLFH_%##二##%_YZPRLFH_%##两3.谐振腔损耗越大，品质因子越高。
参考答案:错误4.有激光输出时，激活介质不是处于热平衡条件。
参考答案:正确5.在主动锁模激光器中，调制器应该放到谐振腔的一端。
参考答案:正确6.为得到高转化效率的光学倍频，要实现匹配，使得基频波和倍频波的折射率要相等，在他们相互作用过程中，两个基频光子湮灭，产生一个倍频光子。
参考答案:相位7.尽量增加泵浦功率有利于获得单模激光输出。
参考答案:错误8.在调Q激光器中，随着Dni/Dnt的增大，峰值光子数增加，脉冲宽度。
参考答案:变窄##%_YZPRLFH_%##变小##%_YZPRLFH_%##减小9.关于基模高斯光束的特点，下面描述不正确的是。
参考答案:基模高斯光束在激光腔内往返传播时没有衍射损耗10.KDP晶体沿z轴加电场时，折射率椭球的主轴绕z轴旋转了度角。
参考答案:45##%_YZPRLFH_%##四十五11.稳定谐振腔是指。
参考答案:谐振腔对旁轴光线的几何偏折损耗为零12.形成激光振荡的充分条件是。
参考答案:光学正反馈条件和增益阈值条件13.关于谐振腔的自再现模式，下面那个说法是正确的？参考答案:自再现模式与谐振腔的稳定性有关14.三能级激光器的激光下能级是基态，需至少将原子总数的通过泵浦过程转移到激光上能级，才能实现受激辐射光放大。
参考答案:一半##%_YZPRLFH_%##1/2##%_YZPRLFH_%##50%##%_YZPRLFH_%##二分之一##%_YZPRLFH_%##百分之五十15.谱线加宽是指的光谱展宽。
参考答案:自发辐射16.关于自发辐射和受激辐射说法正确的是。
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）。
激光原理与技术期末复习试题含答案(重修用)
………密………封………线………以………内………答………题………无………效……电子科技大学2012-2013学年第1学期 重新学习 考试课程名称：_激光原理与技术_ 考试形式： 考试日期： 2013年1月 14日 考试时长：120分钟 本试卷试题由_____部分构成，共_____页。
一、选择题（共20分，共 10题，每题2 分）1. 下列哪个实验不能反映光的量子性： 。
A. 黑体辐射B. 光电效应C. 牛顿环D. 普朗克散射 2. 关于激光振荡，下列哪种说法是正确的： 。
A. 集居数反转是激光振荡的充分条件； B. 只有驻波腔才能产生激光振荡； C. 集居数反转是激光振荡的必要条件； D. 激光振荡阈值与谐振腔损耗无关。
3. 与普通光源相比，下列哪一个不是激光的特性： 。
A. 相干性好B. 光子简并度高C. 同一模式内光子数多D. 功率高 4. 对于开放光学球面两镜腔，下列哪一个不是谐振腔稳定性条件： 。
A. ()1112A D -<+< B. 121111L L R R ⎛⎫⎛⎫-<--< ⎪⎪⎝⎭⎝⎭ C. 120111L L R R ⎛⎫⎛⎫<--< ⎪⎪⎝⎭⎝⎭D. 1201g g <<5. 下列哪一个参数与谐振腔的损耗有关： 。
A. 腔内光子平均寿命B. 受激发射截面C. 上能级寿命D. 谐振腔共焦参数 6. 下列哪种加宽不属于均匀加宽： 。
A. 自然加宽B. 晶格缺陷加宽C. 碰撞加宽D. 晶格振动加宽………密………封………线………以………内………答………题………无………效……7. 关于受激发射截面，下面表述哪一个是错误的： 。
A. 是具有面积量纲的物理量 B. 与入射光频率有关 C. 是原子横截面的面积D. 受激跃迁速率与受激发射截面成正比8. 激光器的阈值增益系数与下列哪一个参数有关： 。
A. 小信号增益B. 自然加宽谱线宽度C. 受激发射截面D. 谐振腔损耗 9. 在KDP 晶体的纵向电光调制中，半波电压与下列哪个参数无关： 。
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。
激光原理期末试题及答案
激光原理期末试题及答案一、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现象？A. 光电效应B. 康普顿散射C. 受激辐射D. 多普勒效应答案：C2. 激光器的工作原理不包括以下哪一项？A. 泵浦B. 增益介质C. 谐振腔D. 反射镜答案：D3. 以下哪种激光器不是固体激光器？A. Nd:YAG激光器B. Ruby激光器C. CO2激光器D. Ti:Sapphire激光器答案：C4. 激光的相干性主要取决于以下哪个参数？A. 波长B. 频率C. 相位D. 振幅答案：C5. 激光的单色性是指激光的什么特性？A. 单一波长B. 单一频率C. 单一相位D. 单一振幅答案：B6. 激光的发散角通常比普通光源小，这是因为激光具有以下哪种特性？A. 高亮度B. 高相干性C. 高单色性D. 高方向性答案：D7. 以下哪种现象不是激光的特性？A. 高亮度B. 高单色性C. 高相干性D. 热效应答案：D8. 激光冷却技术利用了激光的哪种特性？A. 高亮度B. 高单色性C. 高相干性D. 高方向性答案：B9. 激光在医学领域的应用不包括以下哪一项？A. 激光切割B. 激光焊接C. 激光诊断D. 激光手术答案：B10. 激光在工业领域的应用不包括以下哪一项？A. 激光打标B. 激光雕刻C. 激光通信D. 激光切割答案：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. 激光器的四个基本组成部分包括工作物质、泵浦源、________和光学谐振腔。
答案：激励装置3. 激光的相干长度是指激光在传播过程中保持________的最长距离。
答案：相干性4. 激光的模式是指激光在________中的分布情况。
答案：横截面5. 激光的波长范围可以从紫外到________。
答案：远红外6. 激光的功率是指激光在单位时间内发射的________。
答案：能量7. 激光的脉冲宽度是指激光脉冲的________。
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。
激光原理期末考试题练习题测试题
激光原理期末考试题练习题测试题1卷号：XXXXXXXX ⼤学⼆OO ⼋ —⼆OO 九学年第⼆学期期末考试激光原理试题（闭卷）（专业⽤）注意：学号、姓名和所在年级班级不写、不写全或写在密封线外者，试卷作废。
⼀、简要回答下列问题（共28分）1．激光与普通光源的主要区别是什么？激光具有什么特性？试列举激光的某⼀个特性在相关领域的应⽤。
（7分）2．简要回答对称共焦腔与⼀般稳定球⾯腔的等价性。
（7分）3．简要分析激光器弛豫振荡的过程（6分）4．声光调Q 激光器在输⼊功率不变的情况下，调制频率从1KHz 变为10KHz,请问：激光器输出的平均功率和峰值功率如何变化？为什么？（8分）⼆、试述均匀加宽和⾮均匀加宽的特点和区别，并简述在均匀加宽激光器中的⾃选模过程和⾮均匀加宽激光器的多纵模振荡。
（18分）三、有⼀球⾯腔，R 1＝1.5m, R 2=2m, L=80cm 。
求出它等价共焦腔的共焦参数f 。
如果晶体的热透镜效应等效为在中⼼位置F=1m 的薄透镜，分析该谐振腔的稳定性。
（18分）四、腔内均匀加宽增益介质具有最佳增益系数m g 及中⼼频率处的饱和光强SG I ，同时腔内存在⼀均匀加宽吸收介质，其最⼤吸收系数为m a ，中⼼频率处的饱和光强Sa I ，为假设⼆介质中⼼频率均为0v ，m m g a >，SG Sa I I <，试问：1）此激光器能否起振？说明理由。
（7）2）如果瞬时输⼊⼀⾜够强的频率为0v 的光信号，此激光器能否起振？写出其起振条件；讨论在何种情况下能获得稳定振荡，并写出稳定振荡时的腔内光强。
（10）五、某⾼斯光束束腰斑⼤⼩为mm w 3.10=,波长m µλ6.10=。
1) 求此⾼斯光束的共焦参数f 和束腰处的q 参数值。
（8分）2)若距束腰1m 处有⼀焦距为0.5m 的透镜，求透镜后2m 处的q 参数值、光斑半径W 和波前曲率半径R 。
（11分）⼀、密封线内不准答题。
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。
激光原理本科期末考试试卷及答案
、班 姓 名 座 号
……封……………线……………密……………封……………线…………………
2.一两块球面镜组成的直腔, 腔长为L, 球面镜的曲率半径分别为R1和
R2, 写出其往返矩阵的表达式。
答:往返矩阵为:
⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎣⎡-
⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎥⎦⎤⎢⎣⎡=120110112
01
1011
2
R L R L T
3. 什么是对成共焦腔,计算对成共焦腔g 参数.: 答: 对成共焦腔:R 1=R 2=L
对成共焦腔g 参数.:
0111=-
=R L g 012
2=-=R L g 021==g g g
4.画出声光调Q 激光器原理图, 说明声光调Q 基本原理.
答.电光晶体两端加一定电压, 使沿x 方向的偏振光通过电光晶体后, 沿
轴两方向偏振光的位相差为 , 电光晶体相当于1/4波片, 光束两次通
过电光晶体时, 偏振方向旋转90°, 偏振方向及偏振片检偏方向垂直, 光束无法通过检偏片, 腔内损耗高, 激光无法振荡;突然撤除电压后,
损耗迅速下降, 上能级反转粒子数迅速转化为激光脉冲输出.
四. 计算
题（36分） 题 号 一 二 三 四 合计
得 分
试计算连续功率均为1W 的两光源, 分别发射 ＝0.5000(m, =3000MHz 的光, 每秒从上能级跃迁到下能级的粒子数各为多少？ （8分）
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 为普朗克常数, 为真空中光速。
c
P nh nh
νλ
==。
03-04第一学期期末考试激光原理试卷答案(01届)
03-04第一学期期末考试激光原理试卷答案(01届) 2004.1.一、单选题（每题3分）1.B2.D3.B4.C5.B 6．A 7.A 8.B 9.D 10.B二、多选题（每题5分）1. A D E2.A C三、填空题 （每题4分）1. 2×10-7s、60m2.2.08×10-37kg、6.25×10-29kg·m/s3.0.02、10-7s4. 9.55×105s -1、6MHz5.πλL 2、L 2πλ 四、计算题1.（5分）红宝石激光器在室温下线性函数为线宽等于Δν=3.3×105MHz的洛伦兹型,发射截面为S 21=2.5×10－20cm 2，求红宝石的E 2能级寿命τ2(λ0＝6943Å,n=1.76 ) 解 H2222021n 4S νΔτπλ= s 10784103310527611434)10(6943S n 43112422210H 2122202−−−×=×××××××=Δπλ=τ.....ν2．（5分）入射高斯光束的焦参数为f=1m，腰距凸透镜l =1m。
求出射高斯光束的焦参数f ′及腰距凸透镜的距离l ′。
凸透镜的焦距F=2/3m。
解 q=1+ii 40805i 24103i)1i)(2(1i 31i 22i)(1+i)(1q F Fq q 232..+−=+−=+−+=−−+=−+=−=′l ′=0.8m, f ′=0.4m3.（10分）CO 2激光器谐振腔长L＝0.6m，放电管直径d=20mm,二反射镜中,一个为全反镜,另一个为透射率为T=0.04的半反镜,其他往返损耗率a=0.04,求:稳定输出功率(经验公式:G m =1.4×10-2/d 1/mm, Is=72/d 2 w/mm 2) 解 142m mm 107201041G −−−×=×=. 141032600204.004.02−−×=×+=+=mm L a T G t 5.103/27===tm G G α22s mm w 1802072I /.== wP 7.105.918.004.01014.3)1(STI 221s 21=×××××==−=α 4.（10分）He-Ne激光器放电管及腔长都为L=1.6m,直径为d=2mm,两反射镜透射率分别为0和T=0.02,其它损耗的单程损耗率为δ=0.5%,萤光线宽ΔνF =1500MHz, 其峰值小信号增益系数G m =3×10-4/d 1/mm。
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。
激光原理与技术期末总复习
激光原理与技术期末总复习激光原理与技术期末总复习考试题型一. 填空题（20分）二.选择题（30分）三.作图和简答题（30分）四.计算题（20分）第一章辐射理论概要与激光产生的条件1、激光与普通光源相比较的三个主要特点：方向性好，相干性好和亮度高2、光速、频率和波长三者之间的关系：线偏振光：如果光矢量始终只沿一个固定方向振动。
3、波面——相位相同的空间各点构成的面4、平波面——波面是彼此平行的平面,且在无吸收介质中传播时,波的振幅保持不变。
5、单色平波面——具有单一频率的平面波。
6、ε= h v v —光的频率 h —普朗克常数7、原子的能级和简并度（1）四个量子数：主量子数n、辅量子数l、磁量子数m和自旋磁量子数ms。
（2）电子具有的量子数不同，表示电子的运动状态不同。
（3）电子能级：电子在原子系统中运动时，可以处在一系列不同的壳层状态活不同的轨道状态，电子在一系列确定的分立状态运动时，相应地有一系列分立的不连续的能量值，这些能量通常叫做电子的能级，依次用E1，E2,…..En表示。
基态：原子处于最低的能级状态成为基态。
激发态：能量高于基态的其他能级状态成为激发态。
（4）简并能级：两个或两个以上的不同运动状态的电子可以具有相同的能级，这样的能级叫做简并能级。
简并度：同一能级所对应的不同电子运动状态的数目，叫做简并度，用g表示。
8、热平衡状态下，原子数按能级分布服从波耳兹曼定律（1）处在基态的原子数最多，处于越高的激发能级的原子数越少；（2）能级越高原子数越少，能级越低原子数越多；（3）能级之间的能量间隔很小，粒子数基本相同。
9、跃迁: 粒子由一个能级过渡到另一能级的过程（1.）辐射跃迁：发射或吸收光子从而使原子造成能级间跃迁的现象①发射跃迁: 粒子发射一光子ε = hv=E2－E1而由高能级跃迁至低能级;②吸收跃迁: 粒子吸收一光子ε=hv=E2－E1 而由低能级跃迁至高能级.（2）非辐射跃迁：原子在不同能级跃迁时并不伴随光子的发射和吸收，而是把多余的能量传给了别的原子或吸收别的原子传给它的能量10、光和物质相互作用的三种基本过程：自发辐射、受激辐射和受激吸收（要求会画图，会说原理过程）（1）普通光源中自发辐射起主要作用（2）激光器工作中受激辐射起主要作用（3）自发辐射、受激辐射和受激吸收的定义（4）三者之间的关系：自发辐射光子数+受激辐射光子数=受激吸收光子数11、光谱线增宽（1）光谱线的半宽度即光谱线宽度：相对光为最大值的1/2处的频率间隔（2）三种谱线增宽：自然增宽、碰撞增宽和多普勒增宽自然增宽：粒子的衰减碰撞增宽：发光原子间相互碰撞作用多普勒增宽：发光原子相对于观察者运动（3）均匀增宽：每一发光原子所发的光，对谱线宽度内任一频率都有贡献，而且这个贡献对每个原子都是相同的。
哈尔滨师范大学物理系
哈尔滨师范大学物理系2003级本科激光原理试题(标准答案)授课教师：励强华时间：2005年9月一.简答题：（每题4分，共32分）1．世界上第一台激光器是那年生产出来的？激光器的生产者是谁？是什么激光器？1960年美国休斯公司实验室梅曼（Theodore H. Maiman）研制出世界第一台红宝石固态激光器。
2．激光腔中的损耗失激光评价的重要标志，简述激光腔损耗的种类和产生的原因。
激光腔损耗种类：几何偏折损耗。
光线在腔内往返传播时，可能从腔的侧面偏折出去，我们称这种损耗为几何偏折损耗。
衍射损耗。
反射镜片是有限大小的孔径，当光在镜面上发生衍射时，造成一部分能量损失。
腔镜反射不完全引起的损耗。
材料中的非激活吸收、散射，腔内插人物(如布儒斯特窗，调Q 元件、调制器等)所引起的损耗3．激光谱线加宽分为均匀加宽和非均匀加宽，简述这两种加宽的产生机理、谱线的基本线型。
谱线的均匀加宽起因于粒子的平均寿命及粒子的相互碰撞（自然加宽、碰撞加宽）。
谱线基本线型是洛仑兹线型。
谱线的非均匀加宽起因于粒子由于多谱勒效应等分布不均匀效应引起的加宽。
谱线基本线型是高斯线型。
4．简述均匀加宽激光器中的模式竞争和非均匀加宽激光器中的烧孔现象激光处于小信号时，几个满足阈值条件的纵模在功率增长过程中导致增益下降，结果总是靠近中心频率的一个纵模形成稳定振荡，其他纵模因增益不足而熄灭。
非均匀加宽仅在谱线附近产生增益下降，产生烧孔现象。
5．简述固体激光器和气体激光器在泵浦方式和产生激光机制上的不同固体激光器通常是光泵浦，而气体激光器通常是电泵浦。
固体激光器产生激光通常是脉冲式的，而气体激光器的发光是连续的。
6．简述激光器在军事上的应用。
（1）激光武器：致盲，拦截，攻击。
（2）激光雷达：引航制导，间谍，通信。
7．图一是钕玻璃激光器的简化图，请标出泵浦线和可能产生激光的能级跃迁，并指出，最可能产生激光的跃迁线及原因。
8．简述激光器选频方式，指出不同方法应用的激光。
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f
华中科技大学 2012 年《激光原理》期末试题 (A)
题 号
一
二
三
四
总分
复核人
得 分
线
评卷人
一. 填空 : （每孔 1 分，共 17 分）
一般稳定球面腔与共焦腔的等价性：任何一个共焦腔与无穷多个稳定球面腔等价； 任何一个稳定球面腔唯一地等价于一个共焦腔。
三、问答题：（共 32 分，每小题 8 分）
题 号
一 二 三 四 合计
得 分
1. 画出四能级系统的能级简图并写出其速率方程组 1. 通常三能级激光器的泵浦阈值比四能级激光器泵浦阈值
高。
号
2. Nd:Y A G 激光器可发射以下三条激光谱线
946 nm 、 1319
nm 、 1064
nm 。
其
座
封
中哪两条谱线属于四能级结构 1319
nm 、 1064
nm 。
dn 3 dt dn 2 dt
n 0W 03 n 3 S 32
f 2 2 n 1
f 1
A 31
21
, 0 N l
n 2 A 21
S 21
n 3S 32
3. 红宝石激光器属于 3 几能级激光器。
He-Ne 激光器属于 4 能级激光器。
4.
激光具有四大特性，即单色性好、亮度高、方向性好和
相干性好
5. 激光器的基本组成部分
激活物质、 激光谐振腔 、 泵浦源。
dn 0
n s
dt 1 10 n 1 n 2 n 3 n 0W 0 n 3A 30
n 0 n
密
dN l n
f 2
n ,
N
N l
6. 激光器稳态运转时，腔内增益系数为 阈值 增益系数 ,此时腔内损耗激光光子的速
dt
率和生成激光的光子速率
相等.
E 3
7. 调 Q 技术产生激光脉冲主要有 锁 模 、 调 Q 两种方法。
名 线 二、解释概念：（共 15 分，每小题 5 分） ( 选作 3 题)
2
1
21
l
1
Rl
S 32
E 2
题 号
一 二 三 合计
姓
得 分
1. 基模高斯光束光斑半径：
班 封 1 W 03
A 03
S 03
S 21
E 0
A 21
W 21
W 12
E 1
、 激光光强下降为中心光强
系
2. 光束衍射倍率因子
点所对应的光斑半径 .
e
2
密
光束衍射倍率因子 =
实际光束束腰半径基膜高斯光束束腰半径
实际光束远场发散角 基膜高斯光束远场发散 角
3. 一般稳定球面腔与共焦腔的等价关系：
n
2 1
2. 一两块球面镜组成的直腔， 腔长为 L ，球面镜的曲率半径分别为 R 1 和 R 2，写出其往返矩阵的表达式。
答:往返矩阵为 :
答.电光晶体两端加一定电压，使沿 x 方向的偏振光通过电光晶体后，沿 轴两方向偏振光的位相差为 ，电光晶体相当于 1/4 波片，光束两次通过电光晶体时，偏振方向旋转 90°，偏振方向与偏振片检偏方向垂直，光束无法通过检偏片，腔内损耗高， 激光无法振荡 ; 突然撤除电压后，损耗迅速下降，上能级反转粒子数迅速转化为激光 脉冲输出 .
1 L 1 线 T
0 1
0 1 L 1 0 1 0 1
1
R 2
R 1
号座
封
3. 什么是对成共焦腔 ,计算对成共焦腔 g 参数.:
答: 对成共焦腔 :R 1=R 2=L 对成共焦腔 g 参数 .:
四． 计算题（ 36 分）
题 号
一 二 三 四 合计
得 分
1. 试计算连续功率均为 1W 的两光源，分别发射
＝ 0. 5000 m ， =3000MHz 的光，每秒从上
能级跃迁到下能级的粒子数各为多少？（
8 分）
密
g 1 L 0
R 1 L g 2 1
R 2
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：
P nh
nh c g g 1g 2
名 线
由此可得：
n
P P 4. 画出声光调 Q 激光器原理图，说明声光调
Q 基本原理？
h
hc
姓
其中 h
6.626 10 34
J s 为普朗克常数， c 3 108
m/s 为真空中光速。
所以，将已知数据代入可得：
=500nm 时：
班 封 、 =3000MHz 时：
系
n=2.5 1018s -1 n=5 1023s
-1
密
2
，
q
q q
H q 解：设腔内各处光强相同
2. 今有一球面腔，R1 1.5m R21m ，L＝80cm。
试证明该腔为稳定腔；求出它的等价腔外出射光强：I out I (1 R)
共焦腔的参数。
（9）
输出功率: P
out I
out
A I (1 R) A A 为光斑面积
封解：g 1 =1-
L
=0.47 g 2 =1-
R 1
L
=1.8 ，g 1g 2 =0.846
R 2腔内平均光强：I v I I 0.5I v 即：0< g 1g 2<1，所以该腔为稳定腔。
号
由公式（ 2.8.4）座则得：P out
由于稳态时：
TA 0.5I
q
TA
g H v q , I v g t / l
Z 1 = L R 2 L =-1.31m g 0 v g 0 v l
密L R
1
L
L R 2
R1 L
且g H v q , I v
q1
H
I v
q
q
I s v q
g t则得：
l
I v
q
H q
I s v q1
Z 2 = =-0.15m 1 g 0l L R 1 L R 2
2 L R1 L R 2 L R1 R 2 L 2
P out
H q
ATI s q1
2
f =
2=0.25m
线
f=0.5m
L R1L R 2
3. 3. 一均匀加宽激光器，其输出耦合镜透射率为T(T<<1), 求其在单纵模条件下输名
出功率表达式.( 已知均匀加宽激光介质增益表达式为姓
封
g H ( q )班
、
系
密0
(v )
(1
I v l
I s (v q)
线
q g
I I
q q
I
q。