激光原理与技术

激光原理与技术Tag内容描述：<p>1、激光原理与技术习题一 班级 序号 姓名 等级 一、选择题 1、波数也常用作能量的单位，波数与能量之间的换算关系为 1cm-1 = eV。 （A）1.2410 -7 (B) 1.2410-6 (C) 1.2410-5 (D) 1.2410-4 2、若掺 Er 光纤激光器的中心波长为波长为 1.530m，则产生该波长的两能级之间的能量间 隔约为 cm-1。 （A）6000 (B) 6500 (C) 7000 (D) 10000 3、波长为 =632.8nm的 He-Ne 激光器，谱线线宽为 =1.7109Hz。谐振腔长度为 50cm。 假设该腔被半径为 2a=3mm 的圆柱面所封闭。则激光线宽内的模式数为 个。 （A）6 (B) 100 (C) 10000 (D) 1.2109 4、属于同一状。</p><p>2、电子科技大学电子科技大学 2012-2013 学年第学年第 1 学期学期 重新学习重新学习 考试考试 课程名称：_激光原理与技术_ 考试形式： 考试日期： 2013 年 1 月 14 日 考试时长：120 分钟 本试卷试题由_____部分构成，共_____页。 题号一二三四五六七八九十合计 得分 一、选择题（共 20 分，共 10 题，每题 2 分） 1. 下列哪个实验不能反映光的量子性： C 。 A. 黑体辐射 B. 光电效应 C. 牛顿环 D. 普朗克散射 2. 关于激光振荡，下列哪种说法是正确的： C 。 A. 集居数反转是激光振荡的充分条件； B. 只有驻波腔才能产生激光振荡； C. 集居数。</p><p>3、激光原理与技术期末总复习 第 1 章 1.激光产生的必要条件(粒子数反转分布) 2.激光产生的充分条件(在增益介质的有效长度内光强可以从微小信号增长到饱和光强) 3.饱和光强 定义:使激光上能级粒子数减小为小信号值的 1/2 时的光强为饱和光强 4.谱线加宽的分类: 均匀加宽和非均匀加宽 两种加宽的本质区别？ 5 激光器泵谱技术的分类: 直接泵谱 缺点：首先从基态 E1 到激光上能级 E3 往往缺乏有效途径，即 B13（对光泵浦）或 13（对粒子泵浦）太小， 难以产生足够的增益；其次即使存在 E1E3 的有效途径，但同一过程可能存在由 E1 到激光下能级 E。</p><p>4、2010201020112011 学年第学年第 1 1 学期学期 激光原理与技术激光原理与技术试卷试卷 评分标准及参考答案评分标准及参考答案 专业班级 姓 名 学 号 开课系室 光电信息科学系 考试日期 2010 年 12 月 16 日 题 号一二三总分 得 分 阅卷人 卷 第 1 页 共 6 页 本套试题共本套试题共 1717 题，满分题，满分 100100 分，答题时间分，答题时间 120120 分钟。分钟。 一、填空题：（本题共一、填空题：（本题共 4040 分）分） 1 1、 （2 2 分）分） LASER 是英文 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 的缩写。(如单词写的不。</p><p>5、激光原理与技术 激光倍频技术 1 8.1概论 非线性极化 光是一种电磁波，在介质中传播时，先将介质内部的电偶 极子极化，然后这些电偶极子产生受迫振动，辐射出相应 的电磁波。光在介质中的相速度为c/n=0 ; =/2，=Imax Electric dipole 3 Brewster low 4 8.1概论 波耦合作用 在介质中，总的极化强度为P=PL+PNL，可分为线性极化PL 和非线性极化PNL。 PNL是两个以上光电场E相乘的结果， 导致了不同光电场之间出现相互影响，相互作用，相互之 间有能量转移，即光波之间有耦合作用。 由Maxwell方程组可以推导出相应的波耦合方程组，对于二 阶非线。</p><p>6、一、光学参量放大和振荡原理 二、光学参量振荡器的增益 三、光学参量振荡器的阈值 四、光学参量振荡器的频率调谐技术 五、光学参量振荡实验技术 9.4 光学参量振荡技术 1965年Giordmaine和Miller制成了第一台光学参量振荡器。他 们用0.529um激光泵浦LiNbO3晶体，获得了从0.7um到2.0um的可 调谐激光。 几十年来，随着多种非线性光学材料的出现，光学参量振荡器 有了连续运转、内腔式、外腔式等结构形式。研究工作主要是探索 高功率和高效率输出，实现宽而平滑的调谐，压缩输出谱线宽度等 方面。光学参量振荡器可以提供从可见到红外的可调谐。</p><p>7、第二章 光学谐振腔理论 2.1 谐振腔与模式 2.2共轴球面腔的稳定性条件 2.3开腔模式的衍射理论分析方法 2.4方形镜共焦腔的自再现模 2.5方形镜共焦腔的行波场厄米高斯光束 2.6一般稳定球面腔 2.7非稳腔介绍 基本概念 理论基础 2.1 谐振腔与模式 一、光腔的分类 二、模的概念 腔与模的一般联系 三、衡量谐振腔质量的重要参数 光学谐振腔是激光器的重要组成部分，其总的作用表现在两个方面： （1）提供光学反馈，使激光器成为激光振荡器；（2）限模，使激光束具 有一定的能量空间分布及频谱结构。 在激光技术发展历史上，最早提出的是所谓平行。</p><p>8、第七章 模式选择与测量 概述：激光的许多应用领域要求激光束具有好的光束质量。 光束质量：方向性（横模），单色性（纵模） 横模：激光束横截面内激光光场的分布。 方形镜稳定球面腔横模示意图圆形镜稳定球面腔横模示意图 实际中的激光器如不采取特殊措施，往往有多个横模及多个纵模同 时在腔内振荡，导致光束质量差。为了提高光束质量，就要采用横模及 纵模选择技术，从众多的模式中选出 模和单纵模。 纵模：沿谐振腔轴线上的激光光场分布。 单横模，单纵模激光具有极好的相干性和单色性。 基模的发散角最小，径向强度分布均匀。 7.1 横。</p><p>9、第三章 高斯光束的基本性质与传输变换 3.1 高斯光束的基本性质 3.2 高斯光束的复参数表示，ABCD矩阵 3.3 高斯光束在非均匀介质中的传输 3.4 高斯光束通过光学系统的变换 3.5 高斯光束的聚焦 3.6 高斯光束的匹配 3.7 像散椭圆高斯光束 3.8 高斯光束参数的实验测量 一、高斯光束是亥姆霍兹方程在 缓变振幅近似下的一个特解 二、高斯光束的基本性质 3.1 高斯光束的基本性质 一、高斯光束是亥姆霍兹方程在缓变振幅近似下的一个特解 电磁场运动的普遍规律可用Maxwell方程组描写。稳态传输的光频 电磁场，只研究电矢量的波动方程，电矢量在光现。</p><p>10、Information Science and Engineering Technology 第6章 激光调Q技术 改善激光器输出性能的单元技术，产生巨脉冲 满足人类对 高峰值功率、窄脉宽激光脉冲需求 脉宽：钠秒量级；峰值功率：兆瓦以上。 推动了激光雷达、激光测距、高速摄影、核聚 变等应用技术的发展。 Information Science and Engineering Technology 在连续波工作模式，激光工作在阈值附近；即使在脉 冲工作状态，激光的粒子数反转也仅仅稍高于阈值， 不适合高能量输出。 采用Q开关技术的理由： 激光器输出的驰豫振荡，每个尖 峰脉冲0.11ns，间隔为510us Information Scie。</p><p>11、激光原理复习题-填空 简答 论述 1.什么是光波模式？答：光波模式:在一个有边界条件限制的空间内，只能存在一系列独立的具有特定波矢的平面单色驻波。这种能够存在于腔内的驻波（以某一波矢为标志）称为光波模式。 2.如何理解光的相干性？何谓相干时间、相干长度？答：光的相干性:在不同的空间点上、在不同的时刻的光波场的某些特性的相关性。 相干时间：光沿传播方向通过相干长度所需的时间，称为相干时间。相干长度：相干光能产生干涉效应的最大光程差，等于光源发出的光波的波列长度。 3.何谓光子简并度，有几种相同的含义？激光源的光。</p><p>12、激光原理与激光技术习题答案习题一(1)为使氦氖激光器的相干长度达到1m，它的单色性Dl/l应为多大？解： (2) l=5000的光子单色性Dl/l=10-7，求此光子的位置不确定量Dx解： (3)CO2激光器的腔长L=100cm，反射镜直径D=1.5cm，两镜的光强反射系数分别为r1=0.985,r2=0.8。求由衍射损耗及输出损耗分别引起的d、tc、Q、Dnc(设n=1)解： 衍射损耗: 输出损耗: (4)有一个谐振腔，腔长L=1m，两个反射镜中，一个全反，一个半反，半反镜反射系数r=0.99，求在1500MHz的范围内所包含的纵模个数，及每个纵模的线宽(不考虑其它损耗)解： (5) 某固体激光器的腔。</p><p>13、学院 姓名 学号 任课老师 考场教室__________选课号/座位号 密封线以内答题无效电子科技大学2012-2013学年第1学期 重新学习 考试课程名称：_激光原理与技术_ 考试形式： 考试日期： 2013年1月 14日 考试时长：120分钟本试卷试题由_____部分构成，共_____页。题号一二三四五六七八九十合计得分得 分一、选择题（共20分，共 10题，每题2 分）1. 下列哪个实验不能反映光的量子性： C 。A. 黑体辐射 B. 光电效应 C. 牛顿环 D. 普朗克散射2. 关于激光振荡，下列哪种说法是正确的： C 。A. 集居数反转是激光振荡的充分条件； B. 只有驻波腔才能。</p><p>14、激光原理与技术,第一章 激光的基本原理,激光的应用,激光的特性,激光的发明,激光的理论基础,激光的理论基础：,爱因斯坦的受激辐射理论,第一台激光器,1960年梅曼发明的红宝石激光器,激光的特性 （laser output-beam properties),单色性好，相干性，方向性好，亮度高 （本质上归结为激光具有很高的光子简并度）,主要内容,光子的相干性 光的相干性和光波模式的联系 光的受激辐射概念 光的受激辐射放大 光的自激振荡 激光的特性,1 相干性的光子描述,光子的简并度,光子的相干性,光波模式，光子态和相格,光子的基本性质,一、光子的基本性质 光子。</p><p>15、6.1 激光干涉测长,激光干涉测长,干涉测量技术是以光的干涉现象为基础进行测量的一门技术,6.1.1 干涉测长的基本原理,1. 激光干涉测长的基本光路是一个迈克尔逊干涉仪,如图6-1示,用干涉条纹来反映被测量的信息。两束光的光程差可以表示为,2.被测长度与干涉条纹变化的次数和干涉仪所用光源波长之间的关系是,3.从测量方程出发可以对激光干涉测长系统进行基本误差分析,图6-1 激光干涉测长仪的原理图,6.1.2 激光干涉测长系统的组成,1. 除了迈克尔逊干涉仪以外，激光干涉测长系统还包括激光光源，可移动平台，光电显微镜，光电计数器和显示记录装。</p><p>16、激光在医学中的应用,目录,激光医学的形成 组织吸收光的波长 激光的效应 激光医学应用领域 一般医用激光器及其用途,一、激光医学的形成,1961年 , Campbell首先将红宝石激光用于眼科学 ,被用来治疗视网膜脱落 , 1963年 , Goldmann将其应用于皮肤科学 ,利用激光刀切割肿瘤 , 1964年 ,匈牙利医生 Mester首先将红宝石激光用于生物刺激。1965年 ,Polanyi和 Kap lan将二氧化碳激光作为光学手术刀成功地进行了实验 ,此后 ,二氧化碳激光逐渐在医学各个领域确立了自己的地位。1971年 ,Nath发明了一种光纤 ,利用这种光纤 ,他和Kiefhaber在 1973年通过。</p><p>17、习题I1、He-Ne激光器，其谱线半宽度，问为多少？要使其相干长度达到1000m，它的单色性应是多少？解：2、He-Ne激光器腔长L=250mm，两个反射镜的反射率约为98%，其折射率=1，已知Ne原子处谱线的，问腔内有多少个纵模振荡？光在腔内往返一次其光子寿命约为多少？光谱线的自然加宽约为多少？解：3、设平行平面腔的长度L=1m，一端为全反镜，另一端反射镜的反射率，求在1500MHz频率范围内所包含的纵模数目和每个纵模的频带宽度？解：4、已知CO2激光器的波长处光谱线宽度，问腔长L为多少时，腔内为单纵模振荡（其中折射率=1）。解：，5、Nd3YAG激。</p><p>18、激光原理及技术部分习题解答（陈鹤鸣）第一章4. 为使氦氖激光器的相干长度达到1km, 它的单色性应当是多少？解：相干长度，是光源频带宽度第二章4. 设一对激光能级为，相应的频率为，波长为，能级上的粒子数密度分别为，求：（1）当时，（2）当时，（3）当时，温度T=？解： 其中 （1）（2）（3）9. 解：(1) 由题意传播1mm,吸收1%，所以吸收系数(2) 即经过厚度为0.1m时光能通过36.6%10. 解：第三章2. CO2激光器的腔长L=100cm, 反射镜直径D=1.5cm, 两镜的光强反射系数 求由衍射损耗及输出损耗引起的解：（1）输出损耗由腔镜反射不完全引起。。</p><p>19、激光加工,三. 激光用在加工领域,以激光良好的单色性和相干性为基础。激光全息技术可以用作无损探伤，即不用损坏零件便可检测出零件内部的缺陷。,利用激光的亮度高和方向性好可以在机加工领域大有作为。,如可以在零件上打一般钻头不能打的异形孔和尺寸达微米级的小孔。利用激光进行切割，具有速度快，切面光洁，不发生形变的特点。激光焊接可焊一般焊接法不能焊的难熔金属。还可以利用激光亮度高、能量集中、可通过理论计算进行控制的特点对金属工件表面进行改性处理。,激光热加工原理,无论是哪一种激光加工的方法，都要将一定功率激光束聚。</p>