激光原理试题b及答案

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1、激光原理课程考试题（B）题号―-二三四总分复核人得分评卷人(2010年12月22日)一.填空：（每孔1分，共17分）w寂榭愁题号—-二三四五六七合计得分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2.Nd:YAG激光器可发射以下三条激光谱线946nm、1319nm、1064nm。其中哪两条谱线属于四能级结构1319nm、1064nm。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、

2、泵浦源。6.激光器稳态运转时，腔内增益系数为增益系数，此时腔内损耗激光光子的速率和生成激光的光子速率相等.7.调0技术产生激光脉冲主要有锁模、调Q两种方法。题号—-二三合计得分二、解释概念：（共15分，每小题5分）（选作3题）1.基模高斯光束光斑半径:激光光强下降为中心光强4点所对应的光斑半径.e2.光束衍射倍率因子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。3.—般稳定球面腔与共焦腔的等价关系：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

3、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。3.基模高斯光束远场发散角；与束腰半径的关系：.气体激光器中多普勒加宽烧孔效应：由于腔镜的作用，腔内模什频率可看成两束沿相反方向传输的行波中/、中厂的迭加。如果中"足够强，则分速度为土R的反转%粒子数都会出现饱和效应，A//（v）^r曲线在对称于&两侧的h和2vu-&处出现两个烧孔。这是同一模式与运动粒子相互作用的结果，因此二个烧孔是关联的，即同时出现。题号—-二三四合计得分三、问答题：（共32分，每小题8分）1.画出四能级系统的能级简图并写出其速率方程组dn

4、2dt加odtfl7rt1510-w0W0+n3A30n2flflnlMVN「l2.一两块球面镜组成的直腔，腔长为L，球面镜的曲率半径分别为仏和1<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.W蓝咿倒_1L120__1

5、L10—2,_01__一121011L尺1」3.什么是对成共焦腔，计算对成共焦腔g参数答：対成共焦腔:Ri=R2=L对成共焦腔g参数.：题号一二三四合计得分四.计算题（36分）榭^W铂S21.试计算连续功率均为1W的两光源，分别发射；1=0.5000pn,l/=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，贝IJ:4.画出声光调Q激光器原理图，说明声光调Q基本原理?P=nhv=nh—A由此可得：pPAn=——=hvhe其中A二6.6

6、26xl（T34J为普朗克常数，c二3xl08m/s为真空中光速。所以，将己知数据代入可得：>i=500nm时：/?=2.5xlOlxs_1v=3000MHz时：/7=5xl023s_1倒2.今有一球而腔，R=l5m,几=—1州，L=80cm。试证明该腔为稳定腔；求出它的等价共焦腔的参数。(9)L解：g=0.47g2=1.8,g,•g2=0.846即：0

7、tA871VH2兀(L-R1)+(L-R2)-L(Rt-L)(L_Rl)+(L_R2>=-0.15ml(r,-lXr2-lXr,+r2-L)/.Gh{yj,Iv)2=0.25m[(L-Ri)+(L-R2)]2f=0.5m3.—均匀加宽激光器，其受激发射截面和线型函数分别为：271Aa/(V:(V1~vo)2+(Vi~voY+G°hM4兀2v20Nvh⑵讨论:(、2fAv"、2(v「v0)+寸、z/7-rvor+AvAZ7°①试求出频率为^，光强为。的准单色光作用下的大信号增益系数gjvpIvl),请以g%(vQ)，

8、Is表示；②讨论其增益饱和情况。(16①小信号情况：/Vi«Is,G^=G^M说明与光强无关，只是频率的函数。对不同频率v有不同的小信号增益系数②大信号情况：/vl-1?随T—>)4/，这就是增益饱和现象，当1/,=匕且时，0>0，/>去(?>„)已下降到小信号时的一半。