华科激光原理考研题2002-2014(汇总)

华科考研激光原理2002--2014真题

2014年

一.解释题

1.描述自然加宽和多普勒加宽的成因，说明他们属于什么加宽类型。(15)

2.描述一般稳定腔和对称共焦腔的等价性。(15)

3.增益饱和在连续激光器稳定输出中起什么作用？ 谱线加宽是怎样影响增益饱和特性的？(15)

4.说明三能级系统和四能级系统的本质区别，哪个系统更容易形成粒子数反转，为什么?(15)

二．解答题

1. 一个折射率为η,厚度为d 的介质放在空气中，界面是曲率半径为R 的凹面镜和平面镜。

（1）求光线从空气入射到凹面镜并被凹面镜反射的光线变换矩阵。

（2）求光线从凹面镜进入介质经平面镜反射再从凹面镜射出介质的光线变换矩阵。

（3）求光线从凹面镜进入介质再从平面镜折射出介质的光线变换矩阵。(25)

2. 圆形镜共焦腔的腔长L=1m ，（1）求纵模间隔q υ∆，横模间隔m υ∆,n υ∆. (2)若在增益阈值之上的增益线宽为60Mhz ，问腔内是否可能存在两个以上的纵模震荡，为什么？(25)

3. 虚共焦型非稳腔的腔长L=0.25m ，由凹面镜M1和凸面镜M2组成，M2的曲率半径和直径为m R 12-=,cm a 322=,若M2的尺寸不变，要求从M2单端输出，则M1的尺寸为多少；腔的往返放大率为多少。(20)

4. 某连续行波激光放大器，工作物质属于均匀加宽型，长度是L ，中心频率的小信号增益为m G ，初始光强为0I 中心频率饱和光强为s I ，腔内损耗系数为i α (m i G <<α),试证明有：

（20）s

L L m I I I I I L G 00ln -+= (提示：I dz dI G i =

-α, s m I I G +=1G 构造微分方程) 2013年

一、简答：

1.说出激光器的两种泵浦方式，并分别举个例子。

2.什么是空间烧孔？并说明对激光器模式的影响。

3.试写出二能级的速率方程。并证明二能级不能产生自激震荡（设f1=f2）。

4.说出三种粒子跃迁的方式。并给出各自的特点。

5.什么是增益饱和，在激光器增益中的作用。

二、

三、就是那个三个镜的三角环形腔，周版书上的原题，求腔的稳定性。

四、激光模式的匹配。两个平凹腔，分别给出腔长和半径，先计算稳定性，再求透镜放在两腔之间什么地方以及透镜的焦距才能实现两高斯光速的匹配。

五、大信号增益。

（1）给出初始光强I0>> 饱和光强Is，和腔长L求输出光强；

（2）求极限光输出功率（单位输出面积的）。

2012年

题型：简答题5个，一个10分。计算4个，一个25分。

一、简答：

1，什么是兰姆凹陷，说明形成条件。

2，何为激光模式，解释横模、纵模。

3，反转粒子数密度大于零时，是否能形成稳定振荡，说明理由。

4，非均匀加宽和均匀加宽各有什么特点？

5，高斯光束有什么特点？

二、计算：

1、某谐振腔中除两反射镜外所有光学元件的矩阵元是(A B C D)（2*2矩阵），求证其稳定性条件为0

2，某腔中有两个模式，频率分别为v1，v2，且v0

2011年

一、简要回答下列问题

1.什么是对称共焦腔与一般稳定球面腔的等价性？

2.简要描述三能级和四能级系统形成反转粒子数的区别，三能级系统形

成反转粒子数为什么比四能级系统要困难，试举例三能级和四能级激

光器各一种，并说明波长。

3.简述非稳腔的优缺点，画出实共焦望远镜的几何自再现波形。

4.分析均匀加宽固体激光器的模式竞争。

二、求所示谐振腔的稳定性

三、一种三能级系统激光器，其S32=5*106 s-1, S21=0, A21=3*102 s-1, A31=3*106 s-1,

g1=g2, 腔内只存在一个谐振模，不计各种损耗：

a）求在外界泵浦情况下，该激光器的激光形成过程；

b）列出完整的速率方程；

c）稳态时，如果介质激光上下能级粒子数相等，则应为多少？

四、在一种Ar+激光器中，其产生的高斯光束束腰半径为0.41mm，束腰位置

恰好在某凸透镜前表面上，该激光器的输出功率为400W，透镜焦距为10mm，试计算Ar+激光器发射的激光经透镜聚焦后，焦点处光斑半径内的平均功率密度。（Ar+激光波长为514.5nm）

五、有一连续行波激光放大器，工作物质具有均匀加宽线型，中心频率v0处

的小信号增益系数为G m，工作物质的损耗系数为α，入射光频率为v0，其有效面积为A，求放大器的最大极限输出功率P m。

六、如何利用短腔法选取单纵模？激光工作物质是钕玻璃，其荧光线宽

ΔλF=24.0nm，折射率η=1.50，能用短腔法选单纵模吗？为什么？

2011年（网上版本）

一：简答题

每年的简答题都大同小异，今年考的也是增益饱和，兰姆凹陷，三能级和四能级的差别，这些概念相信每一个看了资料的人都很清楚，今年唯一不同的考题是“各举一个三能级和四能级激光器的例子，并说明它们的中心波长”，我相信这个问题难倒了很多人，这道题目我应该也没有拿到全部的分数。其他的都常规，就不做赘述了。

二：计算题

1.求一个透镜系统的光线传输矩阵。

上面的图像画的很粗糙，很抱歉，但是意思到了，题目本身就是给出了各个透镜的参数，要求写出该系统的传输矩阵。相关知识参见杨克成编写的《激光原理》第二章第一节，这道题属于送分型的题目，只要知道反射镜，空气，凸透镜的传播矩阵，利用线性代数的知识进行简单的计算就可拿到满分，最后题目要求算出该系统稳定的条件，公式就是-1<0.5(A+D)<1,看过课本的同学都明白，不多做解释，还不明白的话，直接q我，我再详细讲解。

2.这一道计算题参见杨克成老师编写的《激光原理》44页，与这道题几乎完全

一样，还需要了解的知识就是46-47页的相关内容，因为它需要先计算出成像的位置。这是一道按部就班的题目，也可以说是送分的，这道题属于课本上一个很经典的计算题模型。

3.这道题考的内容就是杨克成编写的《激光原理》148页的内容，看了03-07

年的真题的同学都知道这道题考的是什么了，这道题每年都会考，只有2种变化，要么是单向传输的腔，要么是震荡的腔，完全送分的题目，不多做解释，不明白的话qq我，我再给详细讲解这道题。

4，应该还有一道题是考的三能级和四能级的速率方程吧，参见课本137-143，很抱歉，实在不太记得了，一般跟往年的相似的题目都是直接写答案的，所以印象不深了，相信你们明年考完的感觉肯定和我一样，确实很多题目都是直接默写答案的类型。这就是激光原理，所以说完全是一门10天突击130的科目。

三：综合题

这道题考的知识是短腔法选模，参见杨克成《激光原理》116页，这道题所涉及的知识不难，但对于我这种7天突击型的人来说属于比较偏的题目，当时看书的时候只是快速的浏览了一遍，所以这道题答的不理想，应该扣了10分左右。建议你们还是尽量多熟悉几遍课本。