優(yōu)選文檔廣東工業(yè)大學考試一試卷(A)課程名稱:激光原理與技術試卷滿分100分考試時間:2007年6月18日(第16周星期一)一、選擇題（每題3分，共30分）1.世界上第一臺激光器是（）(A)氦氖激光器．(B)二氧化碳激光器．(C)釹玻璃激光器．(D)紅寶石激光器．(E)砷化鎵結型激光器．2.依照原子的量子理論，原子能夠經過自覺輻射和受激輻射的方式發(fā)光，它們所產生的光的特點是：（）兩個原子自覺輻射的同頻率的光是有關的，原子受激輻射的光與入射光是不有關的．(B)兩個原子自覺輻射的同頻率的光是不有關的，原子受激輻射的光與入射光是有關的．(C)兩個原子自覺輻射的同頻率的光是不有關的，原子受激輻射的光與入射光是不有關的．(D)兩個原子自覺輻射的同頻率的光是有關的，原子受激輻射的光與入射光是有關的．3．氦-氖激光器屬于典型的（）系統(tǒng)（A）二能級（B）三能級（C）四能級（D）多能級．體積V1cm3，線寬10nm，中心波長，模式數目為（）460nm(A)21012(B)41010(C)21020(D)410205．多普勒加寬發(fā)生在（）介質中6．半共心腔在牢固圖上的坐標為（d）（A）（-1，-1）（B）（0，0）（C）（1，1）（D）（0，1）7．對于平均增寬介質，中心頻率處小信號增益系數為G0(v0)，當IIs時，飽和顯然，非小信號中心頻率增益系數為：（c）001G0(vG0(v（A）G(v（B）2G(v（）20)0)（D）30)0)C18．.一平凹腔,其凹面鏡的半徑R等于腔長L,它是(b)（A）牢固腔（B）臨界腔（C）非穩(wěn)腔9.能夠完滿講解黑體輻射實驗曲線的是(c)（A）瑞利-金斯公式（B）維恩公式（）普朗克公式（D）愛因斯坦公式C腔長為0.5米μ縱模間隔為b( )10.,=1.5,優(yōu)選文檔優(yōu)選文檔（A）1.5108HZ（B）2108HZ（C）3108HZ（D）4108HZ二、填空題（共20分）牢固腔的一塊反射鏡的曲率半徑R1＝4L，求另一面鏡的曲率半徑取值范圍。(5分)2.一共焦腔對稱)L＝.，＝.，束腰半徑w0.2mm，離腰56cm(040mλ06328m0處的光束有效截面半徑為。(5分)以下圖是紅寶石的能級結構和躍遷表示圖。請說明圖中以下符號的意義，(每空分，共10分)E3ω32E2W13A21W21E1①W、②W1321③E、④E21、⑤A21。三、計算題（共40分）1．（12分）(1)一質地平均的資料對光的吸取為0.01mm-1、光經過10cm長的該資料后，出射光強為入射光強的百分之幾?(2)—光束經過長度為1m的平均激活的工作物質，若是出射光強是入射光強的兩倍，試求該物質的增益系數。1AtI[(2LG0(v)1]P(v)aD)22．（分）試從21st式出發(fā)，證明用最正確透射率表示的1114非平均增寬激光器的最正確輸出功率為：AIt2Pmms(at)m3．（分）考慮一用于氬離子激光器的牢固球面腔，波長λ＝，腔長140.5145mL＝1m，腔鏡曲率半徑R1=1.5m，R2=4m。試計算光腰尺寸和地址及焦參數。優(yōu)選文檔優(yōu)選文檔四、簡答題（10分）1．連續(xù)激光器牢固工作時的增益系數可否會隨泵浦功率的提高而增加？為什么？廣東工業(yè)大學試卷參照答案及評分標準( )課程名稱:激光原理與技術?？荚嚂r間:2007年6月18日(第16周星期一)一、單項選擇題（每題3分，共30分）（）、（）、（）、（）、（C）1D2B3C4C56（D）、7（C）、8（B）、9（C）、10（B）二、填空題（20分）1．RL或R3L（5分）2220.6mm（5分）3.（每空2分，共10分）①受激吸取幾率(激勵幾率)②受激發(fā)射幾率③激光上能級、④基態(tài)能級,又是激光下能級,也是抽運能級、⑤自覺發(fā)射幾率三、計算題（共40分）解：（1）（12分）∵I(z)I(0)eAz（2分）I(z)10.368e0.01100e∴I(0)（3分）（2）I(z)I(0)eGz（2分）I(z)2eG1I(0)（2分）優(yōu)選文檔優(yōu)選文檔得Gln20.693m1（3分）優(yōu)選文檔優(yōu)選文檔2．（14分）P( )1AtI2LG0()21D證明：由21sat，等式兩邊對t求導，并令11其為零（3分）得：P1AI[(2LG)21]1AtI[22LG[2LG]]0t2sat2sat(at)2（3分）整理上式可得：4L2G2(at)(at)3，(at)3(2LG)2即：at3分）式中t即為最正確透射率tm，則最正確輸出功率2分）P1AtI[(2LG)21]m2msat1mAtI[(at)3(at)2mm)21]ms(att2mAIsamtm（3分）（14分）3解：（1）束腰半徑[( )2L(RL)(RL)(RRL)11212]4R2L)20(R[(0.514510124.5]46)1.510.348666mm3.52（3分）zL(RL)36(R22L)3.57（）束腰地址1R；12mzLz161m（2分）2177優(yōu)選文檔優(yōu)選文檔（3）兩鏡面上的光斑尺寸分別為：LR2(RL)1[12]4s1L(RL)(RRL)1120.51451062.2531[]40.532596mm0.54.5（3分）LR2(RL)1[21L)(RR]4s2L(RL)2121061[160.51450.5]40.355064mm34.53分）（4）焦參數L(RL)(RL)(RRL)f1212RR2L120.534.52.65.23.53.5m7（3分）四、簡答題（10分）1．答：不會（2分）GG0由于連續(xù)激光器穩(wěn)準時增益系數為2IG閾，1IG0為小信號增益系數，I為腔內光強，Iss為飽和光強。（3分）因此，當滿足閾值條件今后，當外界的泵浦功率增加時，腔內光強增加，引起增益飽和作用，則增益下降。（2分）在穩(wěn)態(tài)工作時，激光器的增益系數保持與閾值相等，不會隨泵浦功率的提高而增加。（3分）優(yōu)選文檔優(yōu)選文檔廣東工業(yè)大學考試一試卷(B)課程名稱:激光原理及應用考試時間:第18周星期五(2007年1月5日)題號一二三四五六七八九十總分得分評分人一單項選擇（30分）1．在必然溫度下，自覺輻射幾率是受激輻射幾率的（B）倍(A)8v38hv38hv8v2(B)(C)(D)c3c3c3c3．粒子數反轉分布狀態(tài)微觀粒子滿足（D）2ABD（）費米分布（）高斯分布（）玻爾茲曼分布（）負溫度分布C3．碰撞增寬譜線為（C）（A）高斯線型（B）拋物線型（C）洛侖茲線型（D）雙曲線型4．CO2譜線的多普勒增寬為53MHz，中心頻率所對應的譜線函數極大值為A）(A)1.710-8s(B)1.710-8Hz(C)1.710Hz(D)1.7108Hz5．平行平面腔在牢固圖上的坐標為（C）（A）（-1，-1）（B）（0，0）（C）（1，1）（D）（0，1）．諧振腔的縱模共振頻率為（A）6(A)vqc(B)vc(C)v2L(D)vq2Lq2Lq2Lqcqc7．對稱共焦腔基模光腰為（A）8．對同一種介質，小信號增益系數隨（B）變化（A）譜線寬度（B）激發(fā)功率（C）粒子數密度（D）自覺輻射幾率9．調Q激光器平時可獲得（C）量級短脈沖優(yōu)選文檔優(yōu)選文檔(A)ms(B)μs(C)ns(D)fs10．紅寶石激光器是典型的（B）系統(tǒng)（A）二能級（B）三能級（C）四能級（D）多能級.填空（20分）．激光束的基本特點是、_________________________1、。（4分）2．光和物質相互作用產生受激輻射時，輻射光和照射光擁有完好相同的特點，這些特點是指、、和。（4分）3．激光腔振蕩模的特點是、、、。（4分）4．He-Ne激光器是典型的四能級系統(tǒng)，有三條主要激光譜線，其激光譜線及波長分別為、、。（6分）5．若光束經過1m長的激光介質今后，光強增大了一倍，此介質的增益系數G為（2分）三、計算題（44分）1．（8分）靜止氖原子3S2P譜線中心波長為0.6328m，求當它以0.1c速24優(yōu)選文檔優(yōu)選文檔度向觀察者運動時，中心波長變?yōu)槎啻螅?．（8分）腔長為0.5m的氬離子激光器，發(fā)射中心頻率＝5.85l014Hz，熒光0線寬＝6l08Hz，問它可能存在幾個縱模相應的q值為多少？(設=1))?3．（20分）某激光器0.9m采用平凹腔，腔長L＝1m，凹面鏡曲率半徑R2m。求：1）它產生的基模高斯光束的腰斑半徑及腰斑地址。2）它產生的基模高斯光束的焦參數。優(yōu)選文檔優(yōu)選文檔（3）它產生的基模高斯光束的遠場發(fā)散角。4，（8分）He-Ne激光器輻射6328?光波，其方形鏡對稱共焦腔，腔長L＝0.2m。腔內同時存在TEM，TEM，TEM橫模。若在腔內湊近鏡面處加小孔光闌選001122取橫模，試問：(1)如只使TEM模振蕩，光闌孔徑應多大？00(2)仿佛時使TEM，TEM模振蕩而控制TEM振蕩，光闌孔徑應多大？001122四．論述題（6分）1．（6分）試述調Q激光器原理。激光原理及應用（B）卷答案及評分標準：一．（30分）BDCACAABCB.（20分）1.方向性好、單色性好、有關性好、高亮度(4分)．相位、頻率、偏振態(tài)、流傳方向。（4分）23.模的電磁場理論（橫截面內的場的分布）(1分）模的簡諧頻率(1分）模在腔內往返一次經受的相對功率耗費(1分）每一個模的激光束的發(fā)散角(1分）．3S2P0.6328（2分）4優(yōu)選文檔優(yōu)選文檔2S2P1.15（2分）3S3P3.39（2分）5．G＝ln2m-1（2分）三（44分）1（8分）解：由多譜勒效應：v0v1v，（兩者相互湊近時，即相向時，v0）0Cvv1vC00（4分）CCv100C0.63281060.5753106m（4分）01.101vC2．（8分）解：c3108（2分）q3108Hz，2L210.56108（2分）n2，3108q則可能存在的縱模數有三個，它們對應的q值分別為：qc2L，2L5.851014q1.95106c3108＋，－＝（4分）q1=1950001q119499993（20分）解：(1)它產生的基模高斯光束的腰斑半徑及腰斑地址。LRLRLRRLL(RL)（3分）f22121LRLR2112代入各數值得：f=1cm（1分）又R＝2m＝2L（2分）可見此平凹腔為半共焦腔腰斑半徑為：wf0.910415.35103cm（3分）03.14優(yōu)選文檔優(yōu)選文檔設平面鏡距腰斑地址為z,凹面鏡距腰斑地址為z，則12L2L121zR01LRLR2112（4分）1L1(1)zLR1m2LR1LR11212可見腰斑地址z=0恰幸好平面鏡處。（1分）2）它產生的基模高斯光束的焦參數。其產生的基模高斯光束的焦參數即為產生高斯光束的共焦腔焦參數，即f=1cm（1分）（3）它產生的基模高斯光束的遠場發(fā)散角：4（8分）解：(1)TEM00模在鏡面處的光斑半徑為L0.63281060.2s0.20mm因此光闌孔徑應該為0.2mm（4分）(2)TEM11模在鏡面處的光斑半徑為2m130.20.35mmss因此光闌孔徑為0.35mm（4分）四．（6分）1（6分）答：初始時腔的Q值很低，使腔內的耗費變大，上能級不斷積累大量粒子。當在必然的外界激發(fā)功率下，上能級上的粒子數積累到最大值，（3分）突然使諧振腔的Q值變高，這時激光器的閾值突然降低，齊聚在上能級上的粒子馬上以極高的速度以雪崩的方式躍遷到低能級上，在剎時形成極高的光脈沖峰值功率。（3分）優(yōu)選文檔優(yōu)選文檔廣東工業(yè)大學考試一試卷(B)課程名稱:激光原理與技術試卷滿分100分考試時間:2007年6月18日(第16周星期一)一、單項選擇題（每題3分，共30分）．原子受激輻射的光與外來引起受激輻射的光擁有相同的(b)1①頻率、②發(fā)散角、③量子狀態(tài)、④偏振、⑤流傳方向(A)①②③④(B)①③④⑤(C)①②③(D)③④⑤2．.在激光器中利用光學諧振腔（c）可提高激光束的方向性，而不能夠提高激光束的單色性．可提高激光束的單色性，而不能夠提高激光束的方向性．可同時提高激光束的方向性和單色性.(D)既不能夠提高激光束的方向性也不能夠提高其單色性．3．自然加寬是由于（a）引起A）激發(fā)態(tài)有必然的壽命C）多普勒效應4.多普勒加寬寬度可表示為(b)1v7.16107(mol)2v0D（A）

B）粒子的碰撞D）粒子的振動v7.16107(T1)2v（B）D0molvD7.16107(T)v0v7.16107(T)2v（D）D0（C）molmol一平凹腔其凹面鏡的半徑R小于腔長L,它是()5.,6．對稱共心腔在牢固圖上的坐標為（a）（）（，）（B）（，）（）（，）（）（，）A-1-100C11D017．在方型對稱狀況，TEM11對應的花式（b）（A）（B）（）（D）（）CE8．在連續(xù)運轉激光器牢固狀態(tài)（d）（A）增益系數隨泵浦功率增加（B）增益系數隨光強增加而減少（）小信號增益系數隨光強增加（D）增益系數等于閾值增益系數C9．設平均增寬型介質的小訊號增益曲線的寬度為v，當IIs時的牢固工作時訊號增益曲線的線寬為（c）優(yōu)選文檔優(yōu)選文檔(A)v(B)3v(C)2v(D)2v．鎖模激光器輸出脈沖功率IN2，N為：（b）10（A）脈沖數目.（B）縱模數目.（C）橫模數目.（D）能級數目二、填空題（共20分）要制作一個腔長L＝60cm的對稱牢固腔，反射鏡的曲率半徑取值范圍R(5分)連續(xù)工作的CO2激光器輸出功率為50W(有效截面內的功率)，聚焦后的基模有效截面直徑，每平方厘米平均功率為分50.(5)m3.請完成下面的表格(每格2分，共10分)激光器工作物工作物激光譜線波長能級系統(tǒng)激勵方式名稱質粒子質形態(tài)種類紅寶石固態(tài)6943A三能級系統(tǒng)He-NeNe原子能量的共振轉移三、計算題（40分）．（分）He—Ne激光器的中心頻率0＝×14，熒光輝寬＝1124.7410HzF1.5l09Hz。今腔長L＝lm，問可能輸出的縱模數為若干？為獲得單縱模輸出，腔長最長為多少？2．(14分)（1）試求出方形鏡對稱共焦腔鏡面上TEM03模的節(jié)線地址的表達式(腔長L、光波波長、方形鏡邊長a)2）這些節(jié)線可否等間距？3.（14分）某諧振腔的幾何參數分別是L1m、R13m及R22m.(1)這是哪一種類諧振腔?(2)試求其等價對稱共焦腔的參數（fR'R'L'）12.(3)請在同一個圖上給出該諧振腔與其等價對稱共焦腔的相對地址.四、簡答題（10分）優(yōu)選文檔優(yōu)選文檔1，牢固球面腔激光器工作物質橫向尺寸增大可否會增加輸出光束的光斑半徑？為什么？廣東工業(yè)大學試卷參照答案及評分標準(B)課程名稱:激光原理與技術?？荚嚂r間:2007年6月18日(第16周星期一)一、單項選擇題（每題3分，共30分）（）、（）、（）、（）、（）1B2C3A4B5C6（A）、7（B）、8（D）、9（C）、10（B）二、填空題（20分）1．>30cm（5分）22.546106W/cm2（5分）3.(每格2分，共10分)Cr3光泵浦優(yōu)選文檔優(yōu)選文檔氣體6328A四能級系統(tǒng)優(yōu)選文檔優(yōu)選文檔三、計算題（40分）1.(12分)解::由于激光器的縱模間隔為c31081.5108Hzq2L211（3分）因此可能存在的縱模數為n

1.5109F101.5108q即可能輸