激光原理 期末复习-廖为兵

第 1 页 密封线内不答题 系名_班级_姓名_学号_ 试题中可能用到的公式： ； ； 12 () 11 22 b EE k T nf e nf 231 1.381 10J K b K 34 6.626 10J sh 7 0 7.16 10 D T vv M zJne dz zdJ zJ 02 21 1 2 1)( zJne dz zdJ zJ 02 21 1 2 1)( 一、判断题一、判断题 1、 （ ）空间烧孔效应的出现利于激光器单模输出。 2、 （ ）稳定腔高阶横模比基横模具有更大的衍射损耗和光束发散角。 3、 （ ）激光工作物质只有达到了热平衡状态，才能实现受激辐射光放大。 4、 （ ）掺铒光纤激光放大器中，光纤长度越长，激光放大增益不一定越大。 5、 （ ）激光增益系数的饱和与反转集居数饱和无关。 1、 （ ）光腔的损耗越高，则 Q 值越低，腔内光子的平均寿命越长。 2、 （ ）均匀加宽激光器由于增益曲线的自选模作用，因而不会输出多纵模。 3、 （ ）激光再生放大器易于获得高的增益，但频率匹配技术复杂。 4、 （ ）和传统光源相比，激光器可以输出理想的单色光。 5、 （ ）稳定腔与非稳腔相比，可以获得更高的输出功率和更好的光束质量 二、名词解释二、名词解释 1、 相格 第 2 页 2.光束衍射倍率因子 3.光学多普勒效应 4.轴向空间烧孔效应 1、光子简并度 2、谱线加宽 3、弛豫振荡 4、频率牵引 5、兰姆凹陷 三、填空题三、填空题 1、损耗的大小是评价谐振腔的一个重要指标，主要有如下四种： 、 、 、 。 2、根据共轴球面腔稳定性条件可将谐振腔划分为： 、 、 ，由此稳定条件性判断：对称共焦腔为 ，平凸腔为 ，平凹腔为 。 第 3 页 系名_班级_姓名_学号_ 密封线内不答题 3、根据引起加宽的物理因素对每个原子的作用可将谱线加宽分为： 、 和 。其中碰撞加宽属于 ，具有 线型，而多普勒加宽属于 ，具有 线型。 4、与四能级系统相比，三能级系统的阈值能量更 ，阈值受光腔损耗的影响更 。 5、单纵模激光器由于自发辐射的影响存在线宽极限，通过 、 、 都可使线宽变窄。 6、激光 Q 调制技术是为了获得高的峰值功率和窄脉冲输出，常用的 Q 调制方法有： 、 、 、 。 7、为了实现单横模输出，常用的模式选择方法主要有 、 、 、 。 8、均匀加宽激光器在理想情况下，由于 作用，可以实现单纵模输出。但实际上，当激发强时，由 于 ，如不采取措施，将输出多纵模。 9、调 Q 和锁模两技术相比，能输出更短激光脉冲宽度和更高激光峰值功率的是 技术。 1、在许多实际工程应用领域，都需要用到频率稳定的激光。通常指的激光频率稳定特性包 含 和 。常用的频率稳定方法主要有 、 、 、 。 第 4 页 2、一般所指的激光的四性包括： 、 、 和 ；实际上，这四性本质上可归结为一性，即激光具有 。 3、根据调制的原理，锁模技术可分为： 和 。锁模的物理 本质在于： 。 锁模的前提是要求激光输出 （填“单”或“多” ）纵模，相比较而言，荧 光线宽宽的工作物质更 （填“有”或“不” ）利于输出窄的锁模脉冲。 4、谱线均匀加宽类型主要分为三种，即 、 和 。对于气压很低的气体工作物质，其谱线加宽机制为 。 5、为了实现激光器单纵模输出，常用的方法主要有： 、 、 。 6、对于均匀加宽单模激光器，为提高其输出功率与能量，可以采用的方法有 、 和 。 7、方形镜稳定球面腔的横模可用 TEMmn表示，其中，m 和 n 分别指的是 和 。 8、泵浦的目的是让激光工作物质达到 （填“集居数反转” 或“热平衡” ）状态。三能级系统的激光下能级处于 （填“基”或“非基” ）态，故通常情况下 三能级系统的激光阈值比四能级系统的要 （填“高”或“低” ） 。 第 5 页 系名_班级_姓名_学号_ 密封线内不答题 9、平凹腔、平凸腔、双凸腔、双凹腔、凹凸腔中，一定属于非稳腔的有 ，腔型与腔的具体尺寸相关的有 。 四、简答与推证题四、简答与推证题 1、试用均匀平面波模型推导出平行平面腔的谐振频率和纵模间距。 2、非稳腔的近似基模是什么？其相比于稳定腔的优势何在？ 3、试给出四能级系统的能级跃迁示意图并做标注和简要说明。 1、简要叙述激光放大器的定义和分类，并阐明激光放大技术的意义。 2、简述激光调 Q 的基本原理，并绘出电光调 Q 激光器的原理示意图。 第 6 页 3、光学开腔的衍射积分本征值方程的本征函数和本征值分别有什么含义？ 计算题计算题 1、在激光出现以前，低气压放电灯是很好的单色光源。如果忽略自然加宽和碰撞加宽，试估算 86 Kr 在温度下它的谱线的相干长度是多少，并与一个单色性的氦氖激光器77K605.7nm 8 10 比较。 2、证明激光脉冲放大器中：(1)若入射光脉冲极其微弱，则能量增益为： ；(2)若入射光极强，则能量增益为：。 lnGE 21 0 exp 02 1 0 J ln GE 1、为使 He-Ne 激光器的相干长度达到 2km，它的单色性应当是多少？ / 第 7 页 系名_班级_姓名_学号_ 密封线内不答题 2、激光器的谐振腔由一面曲率半径为 1m 的凸面镜和曲