信息光电子试题

1、一、名词解说1、光子态：光子的运动状态简称光子态2、光子简并度：处于同一光子态的均匀原子数量称为光场的光子简并度。3、多普勒加宽：多普勒加宽是一种重要的非均匀加宽，其加宽体制是因为光学多普勒效应，即多普勒频移影响频次散布，最后产生光谱线的多普勒加宽4、模式竞争：在激光器中各模间体现竞争反转原子使优势模光强更大，其余模式光强减小甚至增益小于消耗而停止振荡。5、频次牵引：由放大器原子相移所惹起的激光器振荡模频次比无源腔模频次更向中心频率聚拢的现象，称为激光器频次牵引效应。6、自觉辐射：处于高能级的原子在没有任何外场的状况下可自觉的跃迁到低能级，发出一个能量为h的光子，这类光发射叫做自觉辐射。7、受

2、激辐射：处于高能级的原子在特定能量外来电子的激励下从高能级跃迁到低能级，同时开释一个与外来光子处于同一光子态的光子。8、受激汲取：处于低能级的原子在外来光子的激励下，汲取一个光子并跃迁到高能级上的过程叫做受激汲取。9、声光效应：光波经过拥有超声场作用的介质时被衍射的现象就是声光效应。10、电光效应：在外加电场的作用下，原来是各向同性的介质也能够产生双折射现象，而本来有双折射性质的晶体，其双折射性质也要发生改变，这是电光效应。二、简答1、何为粒子数的反转散布？往常为何要实现粒子数反转散布？答：物质处于非均衡状态时，高低能级之间要知足nng20的状态称之为粒子数反转21g1散布。当光经过介质时，在

3、共抖擞用下，必定同时存在受激汲取和受激辐射这两个相反的过程，前者使入射光减弱，后者使入射光增强。要使介质对入射光产生光放大作用，一定是受激辐射跃迁的速率大于受激汲取的跃迁速率。这就一定使的(dn21)st(dn12)st；n2w21n1w12，dtdt即n2B21n1B12；又因为B21g1;因此n2n1g20。B12g2g12、简述均匀加宽激光器中的模式竞争过程？答：在均匀加宽激光器中，假如多个纵模都知足增益条件，那么开始时都可经过受激辐射使的光子数增添，进而使光强增大；但跟着光强的增添，出现增益饱和，增益曲线均匀饱和下降，于是使的偏离中心频次较远的模因为增益小于消耗停止振荡，最后只留下离中

4、心频次最近的模形成稳固振荡。3、表达激光器的纵模、横模的定义及形成机理？答：纵模：电磁场在光的流传方向上依据空间周期波长的场散布；横模：电磁场在垂直光的流传方向的横截面上的场散布。纵模的形成体制为光波来回振荡一次干预增强形成。横模的形成体制为光波在腔内来回多次流传后，在垂直光的流传方向上的振幅和相位形成稳固的空间散布。4、四能级和三能级泵浦系统对比有什么长处？为何？答：四能级系统比三能级系统更简单实现原子集居数密度反转散布，因为四能级中：E1E0有大的无辐射跃迁几率，可近似的以为E1是一个空能级，产生激光的是E1E2能级。而在三能级中，产生激光的也是E1E2能级，但E1是基态，比较稳固，实现上

5、能级与一个空能级反转毕竟要比一个相当尽是我基态能级间的反转散布来的简单。5、何谓增益饱和？均匀加宽增益饱和与非均匀加宽增益饱和的基本特征是什么？答：当入射光的光强增大到必定程度此后，增益系数随光强的增大而减小，这类现象叫增益饱和。均匀加宽增益饱和效应表现为：整个增益曲线均匀降落。非均匀加宽增益饱和效应表现为：0=1的那些原子出现增益饱和，其余原子可几乎不与入射光子互相作用并保持未饱和状态，则会出现增益曲线“烧孔”效应。6、产生多普勒加宽的体制是什么？答：多普勒加宽是一种重要的非均匀加宽，其加宽的体制是因为光学多普勒效应，即多普勒频移影响频次的散布，最后产生光谱线的多普勒加宽。7、简述调Q激光器

6、的基来源理？答：Q开关封闭时，激光器处于高腔消耗低Q值状态，因为谐振腔消耗大于增益，激光振荡不可以形成，此间低能级的原子不停被泵浦到高能级，高能级上的反转粒子数量密度增添；当Q开关翻开时，腔消耗减小，振荡阈值降低，激光器处于低腔消耗高Q值状态，激光器迅速在腔内成立起激光振荡。处于高能级的原子在短时间内经过受激辐射跃迁到低能级，原系统中的大批能量被开释，激光器输出一个巨脉冲。8、简述锁模的基来源理？答：锁模就是将相位锁定，不一样的多个纵模之间相位锁准时，拥有确立相位差的纵模之间互相叠加输出一系列时间间隔必定的脉冲。9、试说明从小信号开始到形成连续稳固激光输出的物理过程10、激光器的泵浦都有哪几种

7、？答：电激励激光器、光泵浦激光器、核能泵浦激光器、热能泵浦激光器、化学激光器三、计算题。有一Nd:YAG激光器，振荡线宽（荧光谱线中能产生激光振荡的范围）os=1.21011Hz，腔长L=0.5m，折射率1，计算以下参数：（1）相邻纵模频次间隔多大？（2）振荡线宽内能够容纳多少个纵模？（3）假定各纵模振幅相等，求锁模后脉冲的周期和宽度？（4）锁模后激光脉冲功率为自由振荡时功率的多少倍？答：(1)c31088q2L210.5310hz(2)Mos1.21011400q3108(3)T1193.3103108锁模后激光脉冲功率为自由振荡功率的400倍。2、对脉冲能量为5mJ，脉宽为5fs的激光脉冲

8、，若通太短焦距透镜聚焦使其焦斑直径为0.001mm（1），计算其刹时功率及刹时功率密度.PE=1012J/s答：刹时功率：tP1.271024J/sm2刹时功率密度：r23、基模高斯光束场的复振幅为u(x,y,z)C00expr2expr22ikz(z)，此中（）(z)2R(z)zz2z02z222、R(z)z1、(z)arctan(00为常数。zz0z0（1）描绘(z)、0、R(z)、z0各自的物理意义。（2）若已知高斯光束=10.6m、0=1.14mm，求与光腰相距10m处的光斑半径和波前曲率半径？(3)证明基模高斯光束在光强减至1点的远场发散角（全角）为22；而且当21/ee0nm、0=

9、1mm时，试计算远场发散角的大小。答：（1）(z)表示场振幅减至中心值的1/e的点所定义的光斑半径；0表示基模高斯光束的束腰半径；R(z)为高斯光束等相位面的曲率半径；z0表示当光斑半径(z0)=20.50时距束腰的距离，也称瑞利距离。（2）22w01zz012w0（3）1/e22wzzlimzzlimzzlim2w0.z0zlimw022w04.HeNe激光器的中心频次141.5l09。今腔长Llm，04.7410Hz，荧光芒宽Hz问可能输出的纵模数为若干？为获取单纵模输出，腔长最长为多少？答：qc31081.5108Hz，n1.5109102L211q1.5108即可能输出的纵模数为10个，要想获取单纵模输出，