激光原理与技术_林清华_2006考卷2及答案

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1、广东工业大学考试试卷(B)课程名称:激光原理及应用考试时间:第18周星期五(2007年1月5日)题号一二三四五六七八九十总分得分评分人一单项选择（30分）1．在一定温度下，自发辐射几率是受激辐射几率的（B）倍2．粒子数反转分布状态微观粒子满足（D）（A）费米分布（B）高斯分布（C）玻尔兹曼分布（D）负温度分布3．碰撞增宽谱线为（C）（A）高斯线型（B）抛物线型（C）洛仑兹线型（D）双曲线型4．CO2谱线的多普勒增宽为53MHz，中心频率所对应的谱线函数极大值为（A）5．平行平面腔在稳定图上的坐标为（C）（A

2、）（-1，-1）（B）（0，0）（C）（1，1）（D）（0，1）6．谐振腔的纵模共振频率为（A）7．对称共焦腔基模光腰为（A）8．对同一种介质，小信号增益系数随（B）变化（A）谱线宽度（B）激发功率（C）粒子数密度（D）自发辐射几率9．调Q激光器通常可获得（C）量级短脉冲10．红宝石激光器是典型的（B）系统（A）二能级（B）三能级（C）四能级（D）多能级二.填空（20分）1．激光束的基本特性是____________________、_____________________________________

3、_________________、___________________________。（4分）2．光和物质相互作用产生受激辐射时，辐射光和照射光具有完全相同的特性，这些特性是指、、和。（4分）3．激光腔振荡模的特征是、、、。（4分）4．He-Ne激光器是典型的四能级系统，有三条主要激光谱线，其激光谱线及波长分别为、、。（6分）5．若光束通过1m长的激光介质以后，光强增大了一倍，此介质的增益系数G为（2分）三、计算题（44分）1．（8分）静止氖原子谱线中心波长为，求当它以0.1c速度向观察者运动时，中心

4、波长变为多大？2．（8分）腔长为0.5m的氩离子激光器，发射中心频率＝5.85´l014Hz，荧光线宽＝6´l08Hz，问它可能存在几个纵模?相应的q值为多少？(设=1))3．（20分）某激光器采用平凹腔，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斑位置。（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。4，（8分）He-Ne激光器辐射6328Å光波，其方形镜对称共焦腔，腔长L＝0.2m。腔内同时存在，，横模。若在腔内接近镜面处加小孔光阑选取

5、横模，试问：(1)如只使模振荡，光阑孔径应多大？(2)如同时使，模振荡而抑制振荡，光阑孔径应多大？四．论述题（6分）1．（6分）试述调Q激光器原理。激光原理及应用（B）卷答案及评分标准：一．（30分）BDCACAABCB二.（20分）1.方向性好、单色性好、相干性好、高亮度(4分)2．相位、频率、偏振态、传播方向。（4分）3.4．3S®2P0.6328m（2分）2S®2P1.15m（2分）3S®3P3.39m（2分）5．G＝ln2m-1（2分）三（44分）1（8分）解：由多谱勒效应：，（两者相互接近时，即相

6、向时，）（4分）（4分）2．（8分）解：，（2分），（2分）则可能存在的纵模数有三个，它们对应的q值分别为：，q＋1=1950001，q－1＝1949999（4分）3（20分）解：(1)它产生的基模高斯光束的腰斑半径及腰斑位置。（3分）代入各数值得：f=1cm（1分）又R＝2m＝2L可见此平凹腔为半共焦腔（2分）腰斑半径为：（3分）设平面镜距腰斑位置为,凹面镜距腰斑位置为，则（4分）可见腰斑位置z=0刚好在平面镜处。（1分）（2）它产生的基模高斯光束的焦参数。其产生的基模高斯光束的焦参数即为产生高斯光束的共

7、焦腔焦参数，即f=1cm（1分）（3）它产生的基模高斯光束的远场发散角：4（8分）解：(1)TEM00模在镜面处的光斑半径为所以光阑孔径应该为0.2mm（4分）(2)TEM11模在镜面处的光斑半径为所以光阑孔径为0.35mm（4分）四．（6分）1（6分）答：初始时腔的Q值很低，使腔内的损耗变大，上能级不断积累大量粒子。当在一定的外界激发功率下，上能级上的粒子数积累到最大值，（3分 ）突然使谐振腔的Q值变高，这时激光器的阈值突然降低，聚集在上能级上的粒子立即以极高的速度以雪崩的方式跃迁到低能级上，在瞬间形成极

8、高的光脉冲峰值功率。（3分）