激光原理與技術(shù)學(xué)習(xí)通超星期末考試章節(jié)答案2024年處于熱平衡狀態(tài)原子體系，無外界激勵常溫下，光進(jìn)入物質(zhì)時總是受到衰減。

答案:對激光的四性本質(zhì)上歸結(jié)為：激光具有很高的光子簡并度。

答案:對熱平衡狀態(tài)下可以實現(xiàn)集居數(shù)反轉(zhuǎn)。

答案:錯激光腔有模式選擇的作用。

答案:對集居數(shù)反轉(zhuǎn)分布為實現(xiàn)光放大的必要條件。

答案:對自發(fā)輻射和受激輻射的躍遷選擇定則一定相同。

答案:對增益系數(shù)沒有單位。

答案:錯產(chǎn)生激光的基本物理過程是受激輻射。

答案:對實現(xiàn)集居數(shù)反轉(zhuǎn)，一定就能實現(xiàn)激光振蕩。

答案:錯激光產(chǎn)生的內(nèi)因是具有光學(xué)諧振腔。

答案:錯下列哪個物理量不僅與原子的性質(zhì)有關(guān)，還與場的性質(zhì)有關(guān)？

答案:受激吸收躍遷幾率自發(fā)輻射愛因斯坦系數(shù)A21與激發(fā)態(tài)E2平均壽命τs的關(guān)系為（

）

答案:A21=1/τs氫原子3p態(tài)的簡并度為（

）

答案:6以下說法不正確的是（

）

答案:光學(xué)諧振腔是實現(xiàn)激光振蕩的充分條件熱平衡狀態(tài)下各能級粒子數(shù)服從（

）

答案:玻爾茲曼分布原子最低的能量狀態(tài)叫什么？

答案:基態(tài)以下說法正確的是（

）

答案:集居數(shù)反轉(zhuǎn)分布時，處于低能級上的粒子數(shù)少于高能級上的粒子數(shù)下列說法錯誤的是（

）

答案:非輻射躍遷過程一定沒有能量變化當(dāng)光線順序通過變換矩陣分別為T1,T2,…,Tm的m個光學(xué)元件組成的光學(xué)系統(tǒng)時，此光學(xué)系統(tǒng)的傳輸矩陣為

。

答案:TmTm-1…T2T1對稱共焦腔和半共心腔在穩(wěn)區(qū)圖上的坐標(biāo)為(

)

答案:(0,0);(1,0)穩(wěn)定諧振腔是指（

）

答案:任一傍軸光線在諧振腔內(nèi)往返無窮多次不會逸出腔外以下說法正確的是：(

)

答案:對稱共焦腔是穩(wěn)定腔，平行平面腔是臨界腔今有一球面腔，R1=1m，R2=2m，L=6m，則該球面腔為（

）

答案:非穩(wěn)腔今有一球面腔，R1=1.5m，R2=-1m,L=80cm。關(guān)于g參數(shù)、等價共焦腔的具體位置（單位m）和此球面腔（M1、M2）的位置（單位m），以下說法正確的是：

答案:g1=0.467，g2=1.8；（-0.5，0.5）；（-1.3，-0.5）關(guān)于諧振腔的等價，下列說法中錯誤的是

答案:兩個等價諧振腔的諧振頻率不相同為了增大光源的空間相干性，下列說法錯誤的是：（

）

答案:

靠近光源一光束通過長度為1m的均勻激勵的工作物質(zhì)，如果出射光強是入射光強的兩倍，試求該物質(zhì)的增益系數(shù)

答案:

0.69/m氫原子基態(tài)能量為E1=-13.6eV，第一激發(fā)態(tài)能量為E2=-3.4eV，t=20°C，則能級粒子數(shù)N2/N1可能為（）

答案:0以下說法不正確的是：（

）

答案:

激光器維持穩(wěn)定的振蕩時，Im不但與放大器本身的參數(shù)有關(guān)，還與初始光強有關(guān)激光的空間相干性和方向性都與什么相聯(lián)系

答案:橫模結(jié)構(gòu)自再現(xiàn)模的諧振條件

答案:自再現(xiàn)模在腔內(nèi)往返一次的相移為2π的整數(shù)倍，此即為模的諧振條件。非穩(wěn)腔和穩(wěn)定腔的區(qū)別是什么？舉例說明哪些是非穩(wěn)腔？

答案:答：(1)穩(wěn)定腔中傍軸光線能在腔內(nèi)往返任意多次而不致橫向溢出腔外；而非穩(wěn)腔中傍軸光線在腔內(nèi)經(jīng)過有限次往返后必然從側(cè)面溢出腔外。(2)非穩(wěn)腔類型所有雙凸腔；所有平-凸腔；凹面鏡曲率半徑小于腔長的平-凹腔；什么是自再現(xiàn)模？

答案:開腔鏡面上，經(jīng)過足夠多次往返后，能形成這樣一種穩(wěn)恒場，其分布不再受衍射的影響，在腔內(nèi)往返一次能夠再現(xiàn)出發(fā)時的場分布。這種穩(wěn)恒場經(jīng)一次往返后，唯一可能的變化是，鏡面上各點的場分布按同樣的比例衰減，各點的相位發(fā)生同樣大小的滯后。把這種開腔鏡面上的經(jīng)一次往返能再現(xiàn)的穩(wěn)恒場分布稱為開腔的自再現(xiàn)模。求解菲涅爾-基爾霍夫衍射積分方程得到的本征函數(shù)和本征值各代表什么?

答案:答：本征函數(shù):描述腔的一個自再現(xiàn)模式或橫模。其模描述鏡面上場的振幅分布，幅角描述鏡面上場的相位分布。本征值值：表示自再現(xiàn)模在渡越一次時的幅值衰減和相位滯后。其模值量度自再現(xiàn)模在腔內(nèi)往返一次的功率損耗，幅角量度自再現(xiàn)模的單程相移，從而也決定模的諧振頻率。光腔的損耗主要有

、

、

和材料中的非激活吸收、散射、插入物損耗。

答案:幾何偏折損耗；;衍射損耗；;腔鏡反射不完全引起的損耗設(shè)某激光器諧振腔長50cm，反射鏡面半徑為2cm，光波波長為800nm，則此腔的菲涅耳數(shù)為

。

答案:1000設(shè)激光器諧振腔兩反射鏡的反射率為r1=r2=0.98，腔長L=90cm，不計其它損耗，則腔內(nèi)光子的平均壽命為

。設(shè)v=5×1014Hz（即630nm），則激光腔的Q值為

。

答案:150ns；;4.71×108設(shè)某固體激光器諧振腔長50cm，固體激光介質(zhì)棒長30cm，其折射率為1.5，其本征縱模的頻率間隔為

。

答案:2.31×108Hz激光腔鏡的衍射效應(yīng)起著“篩子”的作用，它將腔內(nèi)所有可能存在的

篩選出來。

答案:各種自再現(xiàn)模/star3/origin/b1bc4a93ff0bedd75f1be6478963e88e.png

答案:TEM01；TEM02；TEM10腔的品質(zhì)因數(shù)Q值衡量腔的

。

答案:質(zhì)量優(yōu)劣對稱共焦腔的模式理論證明：每一個橫模的單程衍射損耗單值地由腔的

決定。

答案:菲涅耳數(shù)/star3/origin/1a532e8908f8853b4b14233c20a8c45a.png

答案:TEM20；TEM11；TEM21方形鏡共焦腔積分方程的本征函數(shù)的模決定

，基模的振幅是

分布，幅角決定

，在近軸區(qū)，共焦場的等相位面近似為

。

答案:振幅分布；;高斯型；;相位分布；;球面平行平面腔是歷史上最早被采用的諧振腔，F(xiàn)ox-Li首先提出用

法進(jìn)行數(shù)值計算求得自再現(xiàn)模積分方程的數(shù)值解。

答案:迭代法以下說法不正確的是：（

）

答案:方形鏡對稱共焦腔模式積分方程的精確解析解是超橢球函數(shù)有關(guān)共焦腔等相位面的表述正確的是：（

）

答案:共焦腔反射鏡面是共焦場中曲率半徑最小的等相位面以下說法不正確的是：（

）

答案:對稱共焦腔反射鏡曲率半徑與該處等相位面曲率半徑不一定相等任意一個共焦腔與

個穩(wěn)定球面腔等價，任意一個穩(wěn)定球面腔等價于

個共焦腔。

答案:無窮多;一由兩個曲率半徑不同的球面鏡按任意間隔組成的腔稱為一般球面腔，當(dāng)它們滿足條件

時，稱為一般穩(wěn)定球面腔。

答案:0今有一球面腔，R1=1.5m，R2=-1m,L=80cm。關(guān)于g參數(shù)、等價共焦腔的具體位置（單位m）和此球面腔（M1、M2）的位置（單位m），以下說法正確的是：（

）

答案:g1=0.467，g2=1.8；（-0.5，0.5）；（-1.3，-0.5）一個平凹腔，腔長為L，凹面鏡曲率半徑為R，且L答案:其等價的對稱共焦腔中心與平凹腔的中心重合列舉兩種高斯光束準(zhǔn)直的方法，并畫圖說明。

答案:（1）單透鏡準(zhǔn)直（2）倒裝望遠(yuǎn)鏡準(zhǔn)直請分別從經(jīng)典角度和量子角度解釋激光光譜的自然增寬。

答案:量子解釋：因為自發(fā)輻射引起的能級壽命的縮短；經(jīng)典解釋：由于自發(fā)輻射躍遷引起的振子能量衰減。什么是多普勒增寬，產(chǎn)生多普勒增寬的原因是什么？

答案:多普勒增寬是由于發(fā)光原子相對于觀察者（接收器）運動所引起的譜線增寬。產(chǎn)生多普勒增寬的原因是光的多普勒效應(yīng)。什么是譜線加寬？均勻加寬和非均勻加寬的加寬機理有何不同？

答案:譜線加寬：由于各種因素的影響，自發(fā)輻射并不是單色的，而是分布在中心頻率

附近一個很小的頻率范圍內(nèi)，這就叫譜線加寬。不同：引起加寬的物理因素對每個原子的作用效果都相同，這種加寬機制導(dǎo)致的譜線加寬稱為均勻加寬。原子體系的每個原子只對譜線內(nèi)與該原子的表觀頻率對應(yīng)的部分有貢獻(xiàn)，因而可以區(qū)分出譜線上某一頻率范圍是由哪部分原子貢獻(xiàn)的。非均勻加寬。碰撞加寬的線寬與氣體壓強的關(guān)系

。

答案:正比例多普勒加寬發(fā)生在

介質(zhì)中。

答案:氣體He-Ne氣體激光譜線（氖的原子量20，T=300K）的多普勒加寬的線寬為

。

答案:1.5×109Hz自然加寬譜線為

。

答案:洛侖茲線型什么是增益飽和？

答案:增益飽和1.考試時間：第16周星期二9：45-11：30

（2023年12月26日）地點：徐匯三教317電化教室2.考試形式：開卷3.考試須知：l

考前15分鐘時持電子學(xué)生證或校園卡進(jìn)入考場；l

可攜帶書、紙質(zhì)筆記；l

將非考試用具（文曲星、商務(wù)通、手機、PAD、書包等存儲功能的電子產(chǎn)品）放入自己的包內(nèi)并交到講臺前，按一人一