激光原理练习题

1、第一章激光原理练习题、填空题（本大题共4个小题，每题3分，共12分）1光学谐振腔的稳定与否是由谐振腔的 决定的。2. 平凹腔是由一块平面镜和一块曲率半径为 R的凹面镜组成的光学谐振腔，按照两镜之间距离可分为半共焦腔 和。3. 般情况下粒子数密度反转分布与的线型函数有关。4. 小信号粒子数密度反转与 能级寿命有关。、选择题（本大题共4个小题，每题3分，共12分）1. 粒子数密度反转分布的表达式表明了粒子数密度按照谐振腔内光波频率分布，与有关。A光强B饱和光强 C中心频率 D小信号粒子数密度反转2. 光学谐振腔的作用是 oA倍增工作介质作用长度提高单色光能密度B控制光束传播方向。C对激光进行选频D

2、改变激光频率3. 饱和光强Is是激光工作物质的光学性质，不同物质差别很大，氦氖激光器（632.8nm谱线）Is大约为。2 2 2 2A. 0.3W/mm B. 7.0W/mm C. 0.6W/mmD. 0.5W/mm4. 平凹腔按照两镜之间距离可分为 oA 半共焦腔B半共心腔C共焦腔D共心腔三、简答题（本大题共4个小题，每题5分，共20 分）1. 请解释增益饱和的物理意义2. 请解释什么是不稳定腔3. 什么是平行平面腔？4 . 请解释粒子数密度反转分布值的饱和效应。四、计算题 （本大题共 4 个小题，共 56分）1四能级激光器中，激光上能级寿命为t=10-3 s,总粒子数密度no =3X108

3、m-3 , 当抽运几率达到 W14 =500/s时，求小信号反转粒子数密度为多少？（10分）2.某激光介质的增益系数 G=2/m,初始光强为Io，求光在介质中传播z=0.5m后的光强。（不考虑损耗与增益饱和）（14分）3. 激光器为四能级系统，已知3能级是亚稳态能级，基态泵浦上来的粒子通 过无辐射跃迁到2能级，激光在3能级和2能级之间跃迁的粒子产生。1能 级与基态（0能级）之间主要是无辐射跃迁。（1）在能级图上划出主要跃迁线。（2）若2能级能量为4eV, 1能级能量为2eV,求激光频率；（16分）4求非均匀加宽激光器入射强光频率为1°-訂h，光强为3I时，该强光大信号增益系数下降到峰

4、值增益系数的多少倍？（16分）、填空题1. 几何形状2. 半共心腔3激光工作物质4. 抽运速率二选择题1. ABCD 2.ABC 3. A 4. AB三简答题1. 介质中粒子数密度反转分布值因受激辐射的消耗而下降，光强越强，受激辐 射几率越大，上能级粒子数密度减少得越多，使粒子数密度反转分布值下降 越多，进而使增益系数也同时下降，直到达到饱和光强，光放大过程停止。2. 在腔中任意一束傍轴光线不能够经过两个球面反射镜的曲率半径任意次往 返传播不逸出腔外的谐振腔。3. 是一种临界稳定腔，能够保证截面平行于反射镜面的光束在反射镜间传播不 逸出。（临界腔）4. 当腔内光强1=0 （即小信号）时，粒子数反转分布巾一冷°最大。当腔内光强的影响不能忽略时，n将随光强的增加而减小。四.计算题1题.（10分）解：激光上能级向下能级自发跃迁几率为上能级寿命的倒数民2 二丄 L =103/s310由四能级系统小信号反转粒子数计算公式有5003题（14分）W14n W14 人2 n° 500 10003 108 = 108 /m3解：由增益系数计算公式1IG In - zI。可以得到光强计算公式为I 二 IoeG因此,5题（16分）3题（16分）解：(1)在图中