激光技术-答案讲解
激光技术考试题目及答案
激光技术考试题目及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 激光的英文全称是什么？A. Light Amplification by Stimulated Emission of RadiationB. Low Amplification by Stimulated Emission of RadiationC. Light Amplification by Stimulated Emission of EnergyD. Low Amplification by Stimulated Emission of Energy答案：A2. 以下哪个不是激光的特性？A. 单色性B. 相干性C. 散射性D. 方向性答案：C3. 激光器的工作原理是基于哪种效应？A. 光电效应B. 康普顿效应C. 受激辐射效应D. 多普勒效应答案：C4. 激光切割技术主要应用于哪些领域？A. 精密仪器制造B. 食品加工C. 服装制作D. 所有上述领域答案：D5. 激光在医学上的应用不包括以下哪项？A. 激光治疗B. 激光诊断C. 激光美容D. 激光烹饪答案：D6. 以下哪种材料不适合作为激光器的增益介质？A. 红宝石B. 氩气C. 钕玻璃D. 二氧化碳气体答案：B7. 激光测距的基本原理是什么？A. 声波反射B. 电磁波反射C. 光波反射D. 无线电波反射答案：C8. 激光冷却技术主要用于哪个领域？A. 材料科学B. 量子计算C. 热能工程D. 光学通信答案：B9. 以下哪种激光器不是固体激光器？A. 红宝石激光器B. 钕玻璃激光器C. 半导体激光器D. 氩离子激光器答案：D10. 激光打印机的工作原理是基于哪种效应？A. 光电效应B. 热敏效应C. 磁光效应D. 霍尔效应答案：B二、多项选择题（每题3分，共15分）11. 激光技术在工业上的应用包括哪些？A. 材料加工B. 测量和检测C. 医疗治疗D. 军事应用答案：ABD12. 激光器的类型包括哪些？A. 固体激光器B. 气体激光器C. 半导体激光器D. 光纤激光器答案：ABCD13. 激光在通信领域的应用包括哪些？A. 光纤通信B. 无线通信C. 卫星通信D. 量子通信答案：ACD14. 激光加工技术的优势包括哪些？A. 高精度B. 高效率C. 低成本D. 环境友好答案：ABD15. 激光在科研领域的应用包括哪些？A. 光谱分析B. 粒子加速C. 核聚变研究D. 量子纠缠实验答案：ABCD三、判断题（每题1分，共10分）16. 激光的频率单一，因此具有很好的单色性。
激光原理与技术习题答案
激光原理与技术习题答案激光是一种特殊的光，它具有高度的单色性、相干性、方向性和亮度。
激光技术是现代物理学的一个分支，广泛应用于通信、医疗、工业加工等多个领域。
为了更好地理解激光原理与技术，我们通常会通过习题来加深理解。
以下是一些激光原理与技术的习题答案，供参考。
习题1：解释激光的产生机制。
激光的产生基于受激辐射原理。
当原子或分子被外部能量激发到高能级后，它们会自发地返回到较低的能级，并在此过程中释放出光子。
如果这些光子能够被其他处于激发态的原子或分子吸收，就会引发更多的受激辐射，形成正反馈机制，最终产生相干的光束，即激光。
习题2：描述激光的三个主要特性。
激光的三个主要特性是：1. 单色性：激光的波长非常窄，频率非常一致，这使得激光具有非常纯净的光谱特性。
2. 相干性：激光束中的光波在空间和时间上具有高度的一致性，使得激光束能够保持稳定的光强和方向。
3. 方向性：激光束的发散角非常小，几乎可以看作是平行光束，这使得激光能够聚焦到非常小的点上。
习题3：解释激光在通信中的应用。
激光在通信中的应用主要体现在光纤通信。
光纤通信利用激光的高亮度和方向性，通过光纤传输信息。
光纤是一种透明的玻璃或塑料制成的细长管，激光在其中传播时损耗非常小，可以实现长距离、大容量的信息传输。
激光通信具有抗干扰性强、传输速度快等优点。
习题4：讨论激光在医疗领域的应用。
激光在医疗领域的应用非常广泛，包括激光手术、激光治疗和激光诊断等。
激光手术可以用于精确切除病变组织，减少手术创伤；激光治疗可以用于治疗皮肤病、疼痛管理等；激光诊断则可以用于无创检测和成像，提高诊断的准确性。
习题5：解释激光冷却的原理。
激光冷却是利用激光与原子或分子相互作用，将它们冷却到接近绝对零度的过程。
当激光的频率略低于原子或分子的自然频率时，原子或分子吸收光子后会向激光传播的反方向运动，从而损失动能。
这个过程被称为多普勒冷却。
通过这种方法，可以实现对原子或分子的精确控制和测量。
激光技术原理及应用的答案
激光技术原理及应用的答案激光技术原理激光（Laser）是指在受激辐射作用下产生的，具有高度一致性、单色性和方向性的光线。
它的原理基于激活物质（如气体、固体或液体）的原子或分子通过受激辐射释放出光子。
具体来说，激光技术原理包括以下几个方面：1.受激辐射：激光的原理是基于受激辐射过程。
当外界光或电子束等能量激发到激光介质中的原子或分子时，它们会处于高能级态，然后通过跃迁回到低能级态，同时发射出与入射能量一致的光子。
2.光放大：在激光器中，激光介质中的光子会与待激发的原子或分子作用，导致原子或分子处于高能级态。
通过引入一个辐射源，其能量很容易被激光介质吸收并转化为更多的光子，从而达到放大激光的效果。
3.光反馈：在激光器中，光放大过程可以被反馈回来，形成一个光学谐振腔。
这个腔体包含一个完全或部分反射镜和一个输出镜。
放大的光通过反射镜反射回来，然后经过多次反射和放大，在腔中形成更多的激光。
4.单色性：激光的光子是高度一致的，它们具有非常狭窄而单一的频率。
这是因为激光器中的光放大过程只允许某个特定的模式在腔中持续放大，其他模式的能量会很快耗散掉。
激光技术应用激光技术由于其独特的特性，在许多领域都有着广泛的应用。
以下是一些常见的激光技术应用：1.激光切割和焊接：激光切割和焊接技术在工业生产中得到了广泛应用。
激光切割可以实现高精度、高速度和无接触的材料切割，适用于金属、塑料和木材等材料。
激光焊接则可以实现高强度的焊接连接，适用于汽车制造和电子设备制造等领域。
2.激光医学：激光在医学领域具有重要应用。
例如，激光手术可以实现无创伤、高精度和快速的手术操作，适用于眼科、皮肤美容和神经外科等领域。
激光也可以用于医学成像，如激光扫描显微镜和激光共聚焦显微镜。
3.激光测距和测量：激光测距和测量技术广泛应用于工程和地理测量领域。
例如，激光测距仪可以测量远距离和高精度的距离，适用于建筑测量和地形测绘。
激光测量仪也可以测量物体的尺寸、形状和表面特征。
激光原理与技术答案 (4)
激光原理与技术答案
激光原理及技术相关的问题较为广泛，以下是一些可能的
答案：
1. 激光的原理是通过光的受激辐射产生一种高度单色、高
度方向一致并具有相干性的光。
这是通过将活性物质置于
一个光学腔中，通过激光器提供的能量，激发活性物质中
的电子跃迁，产生光子受激辐射，最终得到激光。
2. 激光技术在许多领域有广泛应用。
例如，医学领域中的
激光手术可以精确切割组织，减少出血和伤口，加速恢复。
在通信领域，激光器用于光纤通信系统中的信号传输。
此外，激光还用于测距、测速、材料加工、激光打印、光刻、激光雷达等领域。
3. 激光的主要特点包括聚焦度高、方向性好、单色性好和
相干性好。
这些特点使得激光可以用于精确控制光束的传
播方向、聚焦到非常小的区域以及进行高精度的测量和加工。
4. 激光器的种类包括气体激光器、固体激光器、半导体激光器和液体激光器等。
不同类型的激光器具有不同的工作原理和特点，适用于不同的应用领域。
5. 激光的产生和操作涉及多个关键技术，例如激光的泵浦方式、活性物质的选择、腔体的设计和模式控制等。
这些技术的发展和创新推动了激光技术的进步和应用的拓展。
6. 激光的安全问题也需要引起重视。
激光束具有很高的能量密度，如果不正确使用和操作，可能会对人体和环境造成危害。
因此，正确的激光防护和安全措施也是激光技术应用中必须注意的问题之一。
激光原理与激光技术习题问题详解
激光原理与激光技术习题答案习题一 (1)为使氦氖激光器的相干长度达到1m ，它的单色性/应为多大？解： 10101032861000106328--⨯=⨯=λ=λλ∆=.L R c(2) =5000Å的光子单色性/=10-7，求此光子的位置不确定量x解： λ=h p λ∆λ=∆2h p h p x =∆∆ m Rph x 5101050007102=⨯=λ=λ∆λ=∆=∆--(3)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、c 、Q 、c (设n=1)解： 衍射损耗: 1880107501106102262.).(.a L =⨯⨯⨯=λ=δ-- s ..c L c 881075110318801-⨯=⨯⨯=δ=τ 686810113107511061010314322⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=πντ=--....Q cMHz .Hz ...c c 19101910751143212168=⨯=⨯⨯⨯=πτ=ν∆- 输出损耗: 1190809850502121.)..ln(.r r ln =⨯⨯-=-=δ s ..c L c 881078210311901-⨯=⨯⨯=δ=τ 686810964107821061010314322⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=πντ=--....Q c MHz .Hz ...c c 75107510782143212168=⨯=⨯⨯⨯=πτ=ν∆-(4)有一个谐振腔，腔长L=1m ，两个反射镜中，一个全反，一个半反，半反镜反射系数r=0.99，求在1500MHz 的围所包含的纵模个数，及每个纵模的线宽(不考虑其它损耗)解： MHz Hz .L c q 150105112103288=⨯=⨯⨯==ν∆ 11]11501500[]1[=+=+ν∆ν∆=∆q q005.0201.02===T δ s c L c 781067.6103005.01-⨯=⨯⨯==δτ MHz cc 24.01067.614.321217=⨯⨯⨯==-πτν∆(5) 某固体激光器的腔长为45cm ，介质长30cm ，折射率n=1.5，设此腔总的单程损耗率0.01，求此激光器的无源腔本征纵模的模式线宽。
激光技术--蓝信巨讲解
第一章作业（激光技术--蓝信鉅，66页）答案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，（1）它的轴向应如何设置为佳?（2）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。
（2）. 若旋转1／4波片，会导致Ex’和Ey’的附加位相差不再是900；因而它所提供的直流偏置也不再是V1/4。
当然调制器的工作点也偏离了透过率T=50%的位置。
3.为了降低电光调制器的半波电压，采用4块z切割的KDP晶体连接(光路串联、电路并联)成纵向串联式结构。
试问：(1)为了使4块晶体的电光效应逐块叠加，各晶体的x和y轴取向应如何? (2) 若λ=0.628μm，n。
＝1.51，γ63＝23.6×10—12m／V，计算其半波电压，并与单块晶体调制器比较之。
解：(1) 为了使晶体对入射的偏振光的两个分量的相位延迟皆有相同的符号，则把晶体x和y轴逐块旋转90安置，z轴方向一致（如下图）， x x z zx x z z y y y y(2).四块晶体叠加后，每块晶体的电压为：11λ10.628⨯10-6Vλ=Vλ=⨯3=⨯=966 v 3-124242n0γ6342⨯1.51⨯23.6⨯102'而单块晶体得半波电压为：λ0.628⨯10-6Vλ=3==3864 v 3-122n0γ632⨯1.51⨯23.6⨯102与前者相差4倍。
4．试设计一种实验装置，如何检验出入射光的偏振态(线偏光、椭圆偏光和自然光)，并指出是根据什么现象? 如果一个纵向电光调制器没有起偏器，入射的自然光能否得到光强调制?为什么？解：（1）实验装置：偏振片和白色屏幕。
a. 在光路上放置偏振片和白色屏幕，转动偏振片一周，假如有两次消光现象，则为线偏振光。
激光技术复习答案word精品文档5页
目录一、国际上激光发展历史上的一些关键发明与发现。
(1)二、中国激光技术发展 (2)三、激光器的组成： (2)四、全固态激光器： (2)五、高斯光束的几个基本参数 (3)六、描述高斯光束传输的ABCD定律。
(3)七、往返传输矩阵 (3)八、可能存在的激光波阵面的种类。
(3)九、调Q激光器的基本工作原理，调Q技术的种类， (3)十、锁模技术的种类，锁模激光特点。
(4)十一、什么叫相位匹配，能够以单轴晶体为例说明相位匹配的种类。
(4)十二、能够画出电光调Q倍频激光器的结构示意图。
(4)十三、能够画出连续和准连续内腔双通倍频激光器的结构示意图。
(4)十四、能够画出Spectrum Physics公司的全固态绿光激光器的结构示意图。
(4)十五、什么叫参量振荡器，参量振荡器的种类。
(4)十六、激光放大器及其种类，并能画出结构示意图，行波放大器的优点。
(5)十七、再生放大技术和种类。
(5)十八、激光安全防护措施。
(5)一、国际上激光发展历史上的一些关键发明与发现。
1.1958年，肖洛和汤斯提出了“激光原理”，发表了关于激光器的经典论文，奠定了激光发展的基础。
2.1958年，巴索夫提出利用半导体制造激光器的可能性3.1962年，玻璃体激光器；拉曼激光；GE公司的Hall第一台GaAs半导体激光器问世。
4.1963年发明光纤激光器。
瓦级光纤激光功率输出的技术飞跃在1990年得到了实现，当年一台4瓦的掺铒光纤激光器被报道。
5.1963年，N2激光器；及紫外激光器。
6.1964年，首次实现全固态激光器输出；离子激光器；染料饱和调Q；锁模激光；CO2激光器；高温YAG连振荡；电子束激励CdS激光器。
7.1965年，化学激光；光参量振荡；色心激光；第一台可产生大功率激光的器件——二氧化碳激光器诞生。
8.1966年，染料激光器问世；第一台Ｘ射线激光器研制成功，亚皮秒脉冲（fs)9.1968年，巴索夫还利用大功率激光器产生了热核反应；麦道公司全固态Nd:YAG1064nm激光器1.4mW。
激光原理与激光技术(北工大)习题解答
习题一1、为使氦氖激光器的相干长度达到1m ，它的单色性参数R 应为多大？（光波长为λ=0.6328μm ）解： 7610328.61106328.0−−×=×==Δ=c L R λλλ2、中心频率为ν0=4×108MHz 的某光源，相干长度为2m ，求此光源的单色性参数R 及光谱函数的线宽。
解：m c6148001075.0104103−×=××==νλ 7661075.310375.021075.0−−−×=×=×==c L R λννΔ=RMHz R 1501041075.3870=×××==Δ−νν 3、中心波长为λ0=0.6μm 的某光源单色性参数为R=10-4，求此光源的相干长度与相干时间。
解：c L R 0λ= mm m R L c 6106.010106.02460=×=×==−−−λ s c L t c c 1183102103106−−×=××==4、为使光波长等于λ=630nm 的激光器相干时间达到10-5s ，求它的单色性参数R 。
解：10589101.21010310630−−−×=×××===c c ct L R λλ5、中心频率为ν0=4×1014Hz 的某光源单色性参数为R=10-5，求此光源的相干长度。
解： c c L c L R νλ==, m R c L c 75.0104101031468=×××==−ν6、求相干长度为2m 的某光源线宽。
解：MHz Hz L c t c c 150105.12103188=×=×===Δν7、某光源光波长为λ=4000Å，为使距离此光源D=1m 处的相干面积达到2mm 2，求此光源面积应为多大？解：22862102208.0108102)104000(mm m A D A c s =×=××==−−−λ8、某光源面积为A s =5cm 2，波长为λ=6000Å,求距光源D=1m 处的相干面积解：24210421022102.7102.7105)106000(mm m A D A s c −−−−×=×=××==λ9、氦氖激光器出射光斑的半径为r=3mm ，单色性参数R=10-5，求1m 处的相干面积与相干体积。
激光技术--蓝信巨答案
激光技术--蓝信巨答案
激光技术是指利用激光器产生的激光，通过光学设备进行精确控制和操作的技术。
激光技术具有相干性强、聚束度高、能量密度大等特点，被广泛应用于制造业、医疗、通信、安全等领域。
1. 制造业：激光加工技术可以实现精密切割、打孔、焊接等加工操作，应用于电子、汽车、航空等行业。
同时，激光打标技术也成为商品防伪的重要手段。
2. 医疗领域：激光手术技术可以实现非侵入式手术，减少手术对患者的创伤和痛苦，应用于皮肤、眼科、牙科等多个医学领域。
3. 通信领域：激光通信技术可以实现高速、大容量的信息传输，应用于卫星通信、城市通信等领域。
4. 安全领域：激光雷达技术可以实现精准探测，应用于交通、安防等领域。
综上所述，激光技术在众多领域拥有广泛的应用前景，是一项高新技术的代表。
激光加工技术题目及答案
1、从激光束的特性分析，为什么激光束可以用来进行激光与物质的相互作用？答：（1）方向性好：发散角小、聚焦光斑小，聚焦能量密度高。
（2）单色性好: 为精密度仪器测量和激励某些化学反应等科学实验提供了极为有利的手段。
（3）亮度极高：能量密度高。
（4）相关性好：获得高的相关光强，从激光器发出的光就可以步调一致地向同一方向传播，可以用透镜把它们会聚到一点上，把能量高度集中起来。
总之，激光能量不仅在空间上高度集中，同时在时间上也可高度集中，因而可以在一瞬间产生出巨大的光热，可广泛应用于材料加工、医疗、激光武器等领域。
2、什么是焦深，焦深的计算及影响因素？答：光轴上其点的光强降低至激光焦点处的光强一半时，该点至焦点的距离称为光束的聚焦深度。
光束的聚焦深度与入射激光波长和透镜焦距的平方成正比，与w12成反比，因此要获得较大的聚焦深度，就要选长聚焦透镜，例如在深孔激光加工以及厚板的激光切割和焊接中，要减少锥度，均需要较大的聚焦深度。
3、对于金属材料影响材料吸收率的因素有哪些？在目前激光表面淬火中常对工件进行黑化处理，为什么？答：波长、温度、材料表面状态波长越短，金属对激光的吸收率就越高温度越高，金属对激光的吸收率就越高材料表面越粗糙，反射率越低，吸收率越大。
提高材料对激光的吸收率4、简述激光模式对激光加工的影响，并举出2个它们的应用领域？答：基模光束的优点是发散角小，能量集中，缺点是功率不大，且能量分布不均。
应用：激光切割、打孔、焊接等。
高阶模的优点是输出功率大，能量分布较为均匀，缺点是发散厉害。
应用：激光淬火（相变硬化）、金属表面处理等。
5、试叙述激光相变硬化的主要机制。
答：当采用激光扫描零件表面，其激光能量被零件表面吸收后迅速达到极高的温度，此时工件内部仍处于冷态，随着激光束离开零件表面，由于热传导作用，表面能量迅速向内部传递，使表层以极高的冷却速度冷却，故可进行自身淬火，实现工件表面相变硬化。
6、激光淬火区横截面为什么是月牙形？在此月牙形区相变硬化有什么特点？特点：A,B部位硬化，C部位硬化不够原因：A,B部位接近材料内部，热传导速率大，可以高于临界冷却速度的速度冷却，因此可充分硬化，而C部位热传导速率小，不能以高于临界冷却速度的速度冷却，因此硬化不够。
激光习题答案
激光习题答案激光是一种特殊的光，它具有单色性、相干性、方向性和亮度高的特点。
以下是一些激光习题的答案：1. 激光的产生原理是什么？激光的产生基于受激辐射原理。
当原子或分子被激发到高能级后，它们会通过受激辐射释放出光子，这些光子与其它激发态的原子或分子相互作用，产生更多的相同频率、相位和方向的光子，形成激光。
2. 激光器的基本组成部分有哪些？激光器的基本组成部分包括泵浦源、增益介质、谐振腔和光学腔镜。
泵浦源提供能量激发增益介质，增益介质中的原子或分子被激发到高能级，谐振腔提供光子在其中来回反射的路径，光学腔镜则用于形成稳定的激光束。
3. 激光的相干性如何影响其应用？激光的相干性意味着激光中的光波具有相同的频率和相位。
这种特性使得激光在干涉、全息摄影、精密测量等领域有着广泛的应用。
4. 激光的单色性有哪些应用？激光的单色性指的是激光具有非常窄的频率范围。
这使得激光在光谱分析、激光冷却、激光测距等领域非常有用。
5. 激光的亮度高有哪些优势？激光的亮度高意味着它具有很高的能量密度。
这使得激光在材料加工、医疗手术、军事领域等有着广泛的应用。
6. 激光对人体有哪些潜在的危害？激光对人体的潜在危害包括眼睛损伤、皮肤灼伤等。
长时间直视激光束或暴露在高功率激光下可能会对眼睛造成永久性损伤。
因此，在使用激光时，应采取适当的安全措施，如佩戴激光防护眼镜。
7. 激光技术在医学领域的应用有哪些？激光技术在医学领域的应用非常广泛，包括激光手术、激光治疗、激光诊断等。
例如，激光可以用来进行眼科手术，如LASIK手术，也可以用来治疗皮肤病变或去除纹身。
8. 激光测距的原理是什么？激光测距的原理是利用激光的高速度和方向性。
通过测量激光从发射到接收反射回来的时间，可以计算出距离。
这种方法具有高精度和快速响应的特点。
9. 激光冷却是如何实现的？激光冷却是通过使用多个激光束，从不同方向照射原子或分子，利用多普勒效应减少其运动速度，从而实现冷却。
激光原理及应用(第二版)课后习题答案(全).
思考练习题11． 试计算连续功率均为1W 的两光源，分别发射λ＝0.5000μm ，ν=3000MHz 的光，每秒从上能级跃迁到下能级的粒子数各为多少？答：粒子数分别为：188346341105138.21031063.6105.01063.61⨯=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯==---λνc h q n 239342100277.51031063.61⨯=⨯⨯⨯==-νh q n2．热平衡时，原子能级E 2的数密度为n 2，下能级E 1的数密度为n 1，设21g g =，求：(1)当原子跃迁时相应频率为ν＝3000MHz ，T ＝300K 时n 2/n 1为若干。
(2)若原子跃迁时发光波长λ＝1μ，n 2/n 1＝0.1时，则温度T 为多高？答：（1）(//m n E E m m kTn n n g e n g --=）则有：1]3001038.11031063.6exp[2393412≈⨯⨯⨯⨯⨯-==---kT h e n n ν（2）K T Te n n kT h 3623834121026.61.0]1011038.11031063.6exp[⨯=⇒=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-==----ν3．已知氢原子第一激发态(E 2)与基态(E 1)之间能量差为1.64×l0－18J ，设火焰(T ＝2700K)中含有1020个氢原子。
设原子按玻尔兹曼分布，且4g 1＝g 2。
求：(1)能级E 2上的原子数n 2为多少？(2)设火焰中每秒发射的光子数为l08 n 2，求光的功率为多少瓦？答：（1）1923181221121011.3]27001038.11064.1exp[4----⨯=⨯⨯⨯-⨯=⇒=⋅⋅n n e g n g n kTh ν且202110=+n n 可求出312≈n（2）功率＝W 918810084.51064.13110--⨯=⨯⨯⨯4．(1)普通光源发射λ＝0.6000μm 波长时，如受激辐射与自发辐射光功率体密度之比q q 激自1=2000，求此时单色能量密度νρ为若干？(2)在He —Ne 激光器中若34/100.5m s J ⋅⨯=-νρ，λ为0.6328μm ，设μ＝1，求q q 激自为若干？ 答：（1）3173436333/10857.31063.68)106.0(2000188m s J h h c q q ⋅⨯=⇒⨯⨯⨯=⇒=---ννννρρπρπλρνπ＝自激（2）943436333106.71051063.68)106328.0(88⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==---πρπλρνπννh h c q q ＝自激5．在红宝石Q 调制激光器中，有可能将全部Cr 3＋(铬离子)激发到激光上能级并产生巨脉冲。
《激光原理及技术》1-4习题答案
激光原理及技术部分习题解答（陈鹤鸣）第一章4. 为使氦氖激光器的相干长度达到1km, 它的单色性0/λλ∆应当是多少？ 解：相干长度C cL υ=∆，υ∆是光源频带宽度853*10/3*101C c m s Hz L kmυ∆===225108(/)632.8*3*10 6.328*103*10/c cc c nm Hz c m sλλυυυυλλλυλ-=⇒∆=∆=∆∆⇒=∆== 第二章4. 设一对激光能级为2121,,E E f f =，相应的频率为υ，波长为λ，能级上的粒子数密度分别为21,n n ，求：（1）当3000,300MHz T K υ= =时，21/?n n = （2）当1,300m T K λμ= =时，21/?n n = （3）当211,/0.1m n n λμ= =时，温度T=？解：Tk E E b e n 1212n --=其中12**E E ch E c h -=∆=λνλh ch ==∆*E（1）（2）010*425.12148300*10*38.11010*3*10*63.6126834≈====------e ee n n Tk ch b λ（3）K n n k c h b 36238341210*26.6)1.0(ln *10*10*8.3110*3*10*63.6ln *T =-=-=---λ9. 解：(1) 由题意传播1mm,吸收1%，所以吸收系数101.0-=mm α (2)010010100003660I .e I e I e I I .z ====-⨯-α即经过厚度为0.1m 时光能通过36.6%10.解：m/..ln .G e .e I I G.Gz6550314013122020===⇒=⨯第三章2. 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120.985,0.8r r = = 求由衍射损耗及输出损耗引起的,,R Q τδ 解：（1）输出损耗由腔镜反射不完全引起。
激光原理与激光技术习题答案
压为最佳气压） ③计算在最佳放电条件下稳定工作时，腔内的光强 ④
若输出有效面积按放电管截面积的0.8计，此激光器的最大输出功率是
多大？有关公式：
Gm=1.410-2/d（1/mm）、Is=72/d2(w/mm2)、
pd=2.67104Pamm L=0.049p(MHz)、D=7.1610-70。
解：①
设工作在最佳放电条件下。求 ①激发参数 ②振荡带宽T ③满足阈 值条件的纵模个数 ④稳定工作时腔内光强。（频率为介质中心频 率0）经验公式：L=0.049p(MHz)、Gm=1.410-2/d（1/mm）、 Is=72/d2(w/mm2)。 解：①
② ③ ④
（6）氦氖激光器放电管直径d=0.5mm，长l=10cm，两反射镜反射率分 别为100%、98%，不计其它损耗，稳态功率输出0.5mw，求腔内光子 数。（设腔内只有0一个模式，且腔内光束粗细均匀） 解： （7）CO2激光器腔长l=1m，放电管直径d=10mm，单程衍射损耗率 d=0.5%，两镜面散射损耗率分别为1.5%，两镜透过率分别为2%、 10%，其它损耗不计。当它工作在室温(300K)条件下时，求 ①激发参数 ②碰撞线宽及多普勒线宽，并判断它属于哪种加宽类型（设放电管中气
② 属于均匀加宽
③ ④
（8）He-Ne激光器放电管气压p=270Pa，上、下能级寿命分别为3=2108s、2=210-8s。求 ①T=300K时的多普勒线宽D ②计算均匀线宽H ③计算 烧孔宽度=2H时的腔内光强（Is=0.1W/mm2） 解：①
②
③
（9）长10cm红宝石棒置于20cm的谐振腔内，已知其自发辐射寿 命21=410-3s，H=2105MHz，腔的单程损耗率=0.01。求 ①阈值反转粒子 数密度n t ②当光泵激励产生n=1.2n t时，有多少纵模可以起振？(n=1.76) 解：①
激光原理与技术课后答案
激光原理与技术课后答案激光技术作为一种高科技技术，已经在各个领域得到了广泛的应用，包括医疗、通信、制造业等。
激光的应用范围越来越广，因此对激光原理和技术的深入了解显得尤为重要。
下面是一些关于激光原理与技术的课后答案，希望能帮助大家更好地理解和掌握这一技术。
1. 什么是激光？激光的产生原理是什么？激光是一种特殊的光，它具有高度的单色性、方向性和相干性。
激光的产生原理是利用激发态原子或分子受到外界能量激发后，通过受激辐射产生的一种特殊的光。
2. 激光的特点有哪些？激光具有高亮度、高单色性、高方向性和高相干性的特点。
这些特点使得激光在各个领域有着广泛的应用，比如在医疗领域可以用于手术切割，通信领域可以用于光纤通信，制造业可以用于激光打印和激光切割等。
3. 请简要描述激光器的工作原理。
激光器是将受激辐射过程放大后的光源。
它的工作原理是通过外界能量激发原子或分子，使其处于激发态，然后通过受激辐射产生的光在光学谐振腔中来回反射，最终形成激光输出。
4. 什么是激光共振腔？它的作用是什么？激光共振腔是激光器中的一个重要部件，它由两个反射镜构成。
它的作用是在两个反射镜之间形成光学谐振腔，使得受激辐射产生的光在腔内来回反射，最终形成激光输出。
5. 请简要描述激光的应用领域。
激光在医疗、通信、制造业等领域有着广泛的应用。
在医疗领域，激光可以用于手术切割、皮肤治疗等；在通信领域，激光可以用于光纤通信；在制造业中，激光可以用于激光打印、激光切割等。
6. 请简要介绍激光在医疗领域的应用。
在医疗领域，激光可以用于手术切割、皮肤治疗、癌症治疗等。
由于激光具有高度的精确性和可控性，因此在医疗领域有着广泛的应用前景。
7. 请简要介绍激光在通信领域的应用。
在通信领域，激光可以用于光纤通信。
由于激光具有高度的方向性和单色性，因此可以在光纤中传输更多的信息，使得通信更加高效和稳定。
8. 请简要介绍激光在制造业中的应用。
在制造业中，激光可以用于激光打印、激光切割、激光焊接等。
激光原理与技术课后答案
激光原理与技术课后答案激光，全称为“光电子激发放射”，是一种具有高度相干性和高能量密度的光。
它具有许多独特的特性，使其在各种领域得到广泛应用，如医学、通信、材料加工等。
激光的产生原理和技术是激光学乃至整个光学领域的基础知识，对于理解激光的特性和应用具有重要意义。
下面是关于激光原理与技术的课后答案，希望能够帮助大家更好地理解和掌握这一知识。
1. 什么是激光？激光是一种特殊的光，具有高度相干性和高能量密度。
它的特点是具有单一波长、高亮度和方向性好。
2. 激光的产生原理是什么？激光的产生主要是通过受激辐射过程实现的。
在受激辐射过程中，原子或分子受到外界能量激发后，会发射出与外界光同频率、同相位、同方向的光子，从而形成激光。
3. 激光的特性有哪些？激光具有单一波长、高亮度、方向性好和高相干性等特性。
这些特性使得激光在许多领域具有广泛的应用价值。
4. 激光在医学领域的应用有哪些？激光在医学领域有着广泛的应用，如激光手术、激光治疗、激光诊断等。
其中，激光手术可以实现无创伤手术，减少患者的痛苦和恢复时间。
5. 激光在通信领域的应用有哪些？激光在通信领域主要应用于光纤通信和激光雷达等领域。
激光的高亮度和方向性好使得它成为了光纤通信的理想光源。
6. 激光在材料加工领域的应用有哪些？激光在材料加工领域有着广泛的应用，如激光切割、激光焊接、激光打标等。
激光加工可以实现高精度、高效率的加工，广泛应用于汽车制造、航空航天等领域。
7. 激光技术的发展趋势是什么？随着科学技术的不断发展，激光技术也在不断创新和进步。
未来，激光技术将更加广泛地应用于各个领域，同时也会不断提升其性能和效率。
通过以上内容，我们可以更深入地了解激光原理与技术，以及其在各个领域的应用。
激光作为一种特殊的光，具有许多独特的特性，使其在医学、通信、材料加工等领域发挥着重要作用。
随着科学技术的不断发展，激光技术也将不断创新和进步，为人类社会的发展做出更大的贡献。
激光基本知识与激光技术课后知识题目解析完全版及勘误表
激光原理与激光技术习题答案《激光原理与激光技术》堪误表见下方习题一(1)为使氦氖激光器的相干长度达到1m ，它的单色性∆λ/λ应为多大？解： 10101032861000106328--⨯=⨯=λ=λλ∆=.L R c(2) λ=5000Å的光子单色性∆λ/λ=10-7，求此光子的位置不确定量∆x解： λ=h p λ∆λ=∆2h p h p x =∆∆ m R p h x 5101050007102=⨯=λ=λ∆λ=∆=∆--(3)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 686810113107511061010314322⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=πντ=--....Q cMHz .Hz ...c c 19101910751143212168=⨯=⨯⨯⨯=πτ=ν∆- 输出损耗: 1190809850502121.)..ln(.r r ln =⨯⨯-=-=δ s ..c L c 881078210311901-⨯=⨯⨯=δ=τ 686810964107821061010314322⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=πντ=--....Q c MHz .Hz ...c c 75107510782143212168=⨯=⨯⨯⨯=πτ=ν∆-(4)有一个谐振腔，腔长L=1m ，两个反射镜中，一个全反，一个半反，半反镜反射系数r=0.99，求在1500MHz 的范围内所包含的纵模个数，及每个纵模的线宽(不考虑其它损耗)解： MHz Hz .L c q 150105112103288=⨯=⨯⨯==ν∆ 11]11501500[]1[=+=+ν∆ν∆=∆q q005.0201.02===T δ s c L c 781067.6103005.01-⨯=⨯⨯==δτ MHz cc 24.01067.614.321217=⨯⨯⨯==-πτν∆(5) 某固体激光器的腔长为45cm ，介质长30cm ，折射率n=1.5，设此腔总的单程损耗率0.01π，求此激光器的无源腔本征纵模的模式线宽。
激光原理与激光技术习题含答案.docx
激光原理与激光技术习题答案习题一(1) 为使氦氖激光器的相干长度达到1m，它的单色性/应为多大？解：632810 1010R 6.32810L c1000(2)=5000? 的光子单色性/-7x =10，求此光子的位置不确定量解：hphx p h xh2500010 105m p2p R10 7(3)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=,r 2=。
求由衍射损耗及输出损耗分别引起的、c、Q、c(设n=1)解：衍射损耗 :L10.610610 188c L1.8sa2( 0.7510 2)2.c0.188 3 108 1 75 10Q2c23.14310 86 1.7510 8 3.1110610.610c12 3.14110 89.1106 Hz9.1MHz2c 1.75输出损耗 :12 ln r1 r 20.5ln( 0.9850.8 ) 0.119c L1 2.78 10 8 sc0.119 3 108Q2c23.143108 2.7810 8 4.9610610.610 6c12 3.14110 85.710 6 Hz 5.7MHz2c 2.78(4) 有一个谐振腔，腔长L=1m，两个反射镜中，一个全反，一个半反，半反镜反射系数r= ，求在 1500MHz 的范围内所包含的纵模个数，及每个纵模的线宽( 不考虑其它损耗 )解：c3108.8Hz MHz1500q10150q[1] [1]11 2L21 1 5q150T0.010.005cL11086.67107s22c0.0053c110.24MHz2 c2 3.14 6.6710 7(5) 某固体激光器的腔长为45cm，介质长30cm，折射率n=，设此腔总的单程损耗率，求此激光器的无源腔本征纵模的模式线宽。
解： L 30 1.5 15 60cmcL 0.6108 6.366 10 8 sc0.01π 3 c112.5MHz2 3.14 6.366 10 82c(6) 氦氖激光器相干长度 1km ，出射光斑的半径为r=0.3mm ，求光源线宽及1km 处的相干面积与相干体积。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
考试时间：12月17日 19:00—21:00 考试地点：思源楼411，412，座位安排：学号032112在411教室，05231144—06292044在412教室第一章作业（激光技术--蓝信鉅，66页）答案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，（1）它的轴向应如何设置为佳? （2）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V 1/4的固定偏压(E x’和E y’的附加位相差为900)；使得调制器在透过率T=50%的工作点上。
（2）. 若旋转1／4波片，会导致E x’和E y’的附加位相差不再是900；因而它所提供的直流偏置也不再是V 1/4。
当然调制器的工作点也偏离了透过率T=50%的位置。
3.为了降低电光调制器的半波电压，采用4块z 切割的KDP 晶体连接(光路串联、电路并联)成纵向串联式结构。
试问：(1)为了使4块晶体的电光效应逐块叠加，各晶体的x 和y 轴取向应如何? (2) 若λ=0.628μm ，n 。
＝1.51，γ63＝23.6×10—12m ／V ，计算其半波电压，并与单块晶体调制器比较之。
解：(1) 为了使晶体对入射的偏振光的两个分量的相位延迟皆有相同的符号，则把晶体x 和y 轴逐块旋转90安置，z 轴方向一致（如下图），(2).四块晶体叠加后，每块晶体的电压为：v 966106.2351.1210628.0412n 41V 41V 123-663302'2=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯==-γλλλ 而单块晶体得半波电压为：v 3864106.2351.1210628.02n V 123-663302=⨯⨯⨯⨯==-γλλ 与前者相差4倍。
4．试设计一种实验装置，如何检验出入射光的偏振态(线偏光、椭圆偏光和自然光)，并指出是根据什么现象? 如果一个纵向电光调制器没有起偏器，入射的自然光能否得到光强调制?为什么？ 解：（1）实验装置：偏振片和白色屏幕。
a. 在光路上放置偏振片和白色屏幕，转动偏振片一周，假如有两次消光现象，则为线偏振光。
b. 在光路上放置偏振片和白色屏幕，转动偏振片一周，假如光强有两次强弱变化（但无消光现象发生）；则为椭圆偏振光。
c. 在光路上放置偏振片和白色屏幕，转动偏振片一周，假如光强没有变化；则为自然光（或圆偏振光）。
区分二者也不难，只需在偏振片前放置一个四分之一波片（可使圆偏振光变为线偏振光，可出现a 的现象）即可。
（这里自然光却不能变成线偏振光）（2）自然光得不到调制。
原因是自然光没有固定的偏振方向，当它通过电光晶体后没有固定的位相差；因而不能进行调制。
x yz xyz x y zxy z第一章补充作业： a. 电光调制：利用光电效应将信息加载于激光的一种物理过程称之为电光调制。
激光通过加有电场的晶体，使一个随时间变化的电信号转变成光信号。
即使传递的（电）信息通过光波的强度、相位变化体现出来。
b. 声光调制：利用声电效应将信息加载于激光的一种物理过程称之为声光调制。
调制信号是以电信号(调辐)形式作用于电声换能器上而转化为以电信号形式变化的超声场，当光波通过声光介质时，由于声光作用，使光载波受到调制而成为“携带”信息的强度调制波。
c. 磁光调制：利用磁光效应把欲传递的信息转换成光载波的强度(振幅)等参量随时间的变化。
与电光调制、声光调制所不同的是，磁光调制是将电信号先转换成与之对应的交变磁场，由磁光效应改变在介质中传输的光波的偏振态，从而达到改变光强度等参量的目的d. 直接调制：是把要传递的信息转变为电流信号注入半导体光源(激光二极管LD 或半导体二极管LED)，从而获得已调制信号。
由于它是在光源部进行的，因此又称为调制，它是目前光纤通信系统普通使用的实用化调制方法。
e.空间光调制器：可以形成随xy 坐标变化的振幅(或强度)透过率[A (x ,y )＝A 0T (x ,y )]或者是形成随坐标变化的相位分布 [A (x ,y )＝A 0Texp [i θ(x ,y )]] 或者是形成随坐标变化的不同的散射状态。
顾名思义，这是一种对光波的空间分布进行调制的器件。
它的英文名称是Spatial Light Modulator(SLM)。
第2章作业（激光技术--蓝信鉅，103页）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，在极短的时间将能量释放出来，就获得峰值功率极高的巨脉冲。
（2）脉冲形成过程中各参量随时间的变化：以腔损耗突变时记为t ＝0，在此之前只是准备了初始粒子数密度Δn i ，t=0时，泵浦功率将耗尽，粒子反转数Δn 达到最大值Δn i ，受激光子数为零，即Φ=Φi =0，经过一段时间受激辐射占优势时，雪崩过程开始形成，Φ开始急剧增长，Δn 开始剧减，这一过程一直持续到Δn=Δn t （阈值），此时腔光子数达到最大值Φm 。
光子在腔的寿命为t c ，每个光子的能量为h ν，则激光的峰值功率P m =h νΦm /2t c 。
（此题画出各参数随时间变化示意图然后分析各参数变化亦可）3．有一带偏振棱镜的电光调Q YAG 激光器，试回答或计算下列问题：(1)画出调Q 激光器的结构示意图，并标出偏振镜的偏振轴和电光晶体各主轴的相对方向。
(2)怎样调整偏振棱镜的起偏方向和晶体的相对位置才能得到理想的开关效果?(3)计算l ／4波长电压V λ/4 (l ＝25mm ，n 0＝n e ＝1.05, γ63=23.6×10-12‘’m／V)。
解：（1）调Q 激光器的结构示意图(2)欲使偏振器的电光调Q 器件得到理想开关效果的关键是必须严格使棱镜的起偏方向与电光晶体的x 轴或y 轴方向一致，这样才可以保证起偏方向与电光调制晶体的感应主轴x ’轴或y ’轴方向成45度角。
在电光晶体加电压的情况下，调节棱镜和晶体的相对方位，直到激光不能振荡为止。
（3）两偏振光出射时的相位差，Vn 63302γλπφ=∆，令2/πφ=∆得到4/λV，()V n V 3123663304/1069987.9106.2305.141006.14⨯=⨯⨯⨯⨯==--γλλ5．当频率f s =40MHz 的超声波在熔凝石英声光介质（n=1.54）中建立起超声场 (v s =5.96×105cm/s)时，试计算波长为λ=1.06μm 的入射光满足布拉格条件的入射角θ。
解：根据布拉格方程有00231.0/1040/1096.554.121006.122sin 654=⨯⨯⨯⨯⨯⨯===-s scm cmf nv n sss B λλλθ所以：0132.0=B θ透反镜全反镜氙灯电光晶体偏振器偏振镜的偏振轴和电光晶体各主轴的相对方向6．一个声光调Q 器件(L ＝50mm ，H ＝5mm)是用熔融石英材料做成，用于连续YAG 激光器调Q 。
已知激光器的单程增益为0．3，声光器件的电声转换效率为40％，求 (1)声光器件的驱动功率P S 应为多大?(2)声光器件要工作于布拉格衍射区，其声场频率应为多少?解：（1）声光介质用熔融石英M W ＝1/106，YAG 激光器的波长为1.06 微米，氦氖激光器的波长为0.633微米。
声光介质中超声场的尺寸H ＝5mm ，L=50mm ，衍射效率为1时所需的功率()W M L H P rw s 4.37126.12=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=λλ单程增益为0.3，声光转换效率为40%时，声光器件的驱动功率()W P 05.284.03.04.37=⨯=（2）声光器件要工作于布拉格衍射区，其声场频率的大小应该由判据来定，即L ≥ 2L 0。
而L 0=λs 2/λ=v s 2/(f s 2λ);所以f s ≥ 21/2v s /（L λ）1/2≥ 21/2 ×5.96×105/（50×10-1×1.06×10-4）1/2≥37MHz第3章作业（激光技术--蓝信鉅，142页）3．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(ωm t)，试问电压的频率是多大? 解：（1）在锁模情况下，光脉冲的周期)(1011035.12288s c L T -⨯=⨯⨯==每个光脉冲的宽度1181112 1.5110()211000310q s N τυ-⨯∆===⨯+∆⨯ 光脉冲的峰值功率是平均功率的2N ＋1倍，max (21)100011000()P N P W =+=⨯=（2）电压的调制频率的一半，与相邻纵模的频率间隔相同的时候可实现调制（以确保损耗的变化频率与相邻纵模的频率间隔相同），881014.35.1210314.3221221⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=∆⨯=T m πω4．有一掺钕钇铝石榴石激光器，振荡线宽(荧光谱线中能产生激光振荡的围) △υosc =12×1010Hz ，腔长L ＝0．5m ，试计算激光器的参量；(1)纵模频率间隔，(2) △υosc 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。
解：（1）纵模频率间隔)(1035.02103288Hz L c q ⨯=⨯⨯==∆υ（2）△υosc 可容纳纵模的数目，1081210'400310osc q N υυ∆⨯===∆⨯（3）锁模后脉冲的宽度12811118.310()21400310q s N τυ-∆===⨯+∆⨯ 锁模后脉冲的周期)(103.31035.02298s c L T -⨯=⨯⨯==（4）锁模脉冲占有的空间距离31220.52.510()(21)400c Ld c m N c τ-⨯=∆===⨯+脉冲间隔占有的空间距离)(15.0221m c LccT d =⨯===6．在谐振腔中部L ／2处放置一损耗调制器，要获得锁模光脉冲，调制器的损耗周期T 应为多大? 每个脉冲的能量与调制器放在紧靠端镜处的情况有何差别? 答：要获得锁模光脉冲，调制器的损耗周期T 应为L/c 。