关于锁模技术试题及答案

关于锁模技术试题及答案一、选择题（每题3分，共30分）1.锁模技术的主要目的是（）A.提高激光的功率B.压缩激光脉冲宽度C.增加激光的波长D.改善激光的模式2.以下哪种锁模方式属于主动锁模（）A.可饱和吸收体锁模B.克尔透镜锁模C.声光锁模D.半导体可饱和吸收镜锁模3.锁模激光器中，纵模之间的频率间隔与（）有关A.激光增益介质的长度B.激光腔的长度C.激光的波长D.激光的功率4.在锁模过程中，锁相的含义是（）A.使各纵模的频率相同B.使各纵模的相位保持固定关系C.使各纵模的振幅相等D.使各纵模的偏振方向一致5.可饱和吸收体锁模的原理是（）A.利用吸收体对强光和弱光吸收系数的差异B.利用吸收体的非线性光学效应C.利用吸收体的声光效应D.利用吸收体的电光效应6.克尔透镜锁模是基于（）A.增益介质的克尔效应B.吸收体的克尔效应C.反射镜的克尔效应D.输出镜的克尔效应7.锁模激光脉冲的脉宽通常（）A.在纳秒量级以上B.在皮秒到飞秒量级C.在微秒量级D.与连续激光脉宽相同8.主动锁模中，调制频率应等于（）A.纵模频率B.纵模频率间隔C.横模频率D.横模频率间隔9.锁模技术可以产生（）A.单纵模激光B.多纵模激光且各纵模相位锁定C.单横模激光D.多横模激光10.半导体可饱和吸收镜锁模的优点不包括（）A.结构简单B.易于实现自启动锁模C.锁模稳定性差D.可用于多种激光系统二、填空题（每题3分，共30分）1.锁模技术分为主动锁模和______锁模两大类。2.纵模之间的频率间隔公式为______。3.可饱和吸收体在强光作用下吸收系数______。4.克尔透镜锁模利用了增益介质的______效应，使介质的折射率随光强变化。5.主动锁模通常采用______或电光调制器来实现。6.锁模激光脉冲的峰值功率与平均功率的关系是______。7.锁模过程中，各纵模的相位锁定后，输出的是______脉冲序列。8.半导体可饱和吸收镜的主要参数有饱和通量、______和调制深度等。9.锁模激光器的腔长决定了输出脉冲的______。10.锁模技术的关键是使各纵模之间实现______。三、简答题（每题10分，共30分）1.简述锁模技术的基本原理。2.比较主动锁模和被动锁模的特点。3.说明可饱和吸收体锁模的工作过程。四、计算题（10分）已知一锁模激光器的腔长为1m，求其纵模之间的频率间隔。（光速c=3×10⁸m/s）答案一、选择题1.B。锁模技术主要是通过使激光器的多个纵模相位锁定，从而压缩激光脉冲宽度，获得超短脉冲。2.C。声光锁模是通过声光调制器对激光腔内的光进行周期性调制，属于主动锁模；可饱和吸收体锁模、克尔透镜锁模、半导体可饱和吸收镜锁模属于被动锁模。3.B。纵模之间的频率间隔\(\Delta\nu=\frac{c}{2L}\)，其中\(L\)为激光腔的长度。4.B。锁相是使各纵模的相位保持固定关系，这样各纵模才能相干叠加形成超短脉冲。5.A。可饱和吸收体对强光和弱光吸收系数不同，强光作用下吸收系数降低，从而实现锁模。6.A。克尔透镜锁模基于增益介质的克尔效应，光强变化导致介质折射率变化，形成类似透镜的作用。7.B。锁模技术产生的激光脉冲脉宽通常在皮秒到飞秒量级。8.B。主动锁模中，调制频率应等于纵模频率间隔，才能实现对各纵模的有效调制。9.B。锁模技术使多纵模激光的各纵模相位锁定，输出超短脉冲。10.C。半导体可饱和吸收镜锁模的优点是结构简单、易于实现自启动锁模、可用于多种激光系统，锁模稳定性较好。二、填空题1.被动2.\(\Delta\nu=\frac{c}{2L}\)3.降低4.克尔5.声光调制器6.峰值功率远大于平均功率7.超短8.非饱和损耗9.重复频率10.相位锁定三、简答题1.锁模技术的基本原理是使激光器的多个纵模之间实现相位锁定。在普通激光器中，各纵模的相位是随机的，输出为连续光。而锁模通过一定的方法（主动或被动）使各纵模的相位保持固定关系，当这些纵模相干叠加时，就会在时域上形成一系列等间隔的超短脉冲输出。2.主动锁模特点：优点：可以精确控制锁模过程，通过外部调制器实现，调制频率可根据需要调整，能产生稳定的锁模脉冲序列，脉冲的重复频率和脉宽可以在一定范围内进行设计和控制。缺点：需要额外的调制设备，系统结构相对复杂，成本较高。被动锁模特点：优点：结构简单，不需要外部调制设备，易于实现自启动锁模，能产生极短的脉冲。缺点：锁模过程较难精确控制，脉冲的稳定性可能不如主动锁模，对环境因素较为敏感。3.可饱和吸收体锁模的工作过程如下：在激光器开始工作时，腔内存在各种噪声和微弱的光信号。可饱和吸收体对弱光有较大的吸收系数，会抑制这些弱光信号。当有较强的光脉冲通过可饱和吸收体时，由于其可饱和吸收特性，吸收体对强光的吸收系数降低，强光脉冲能够相对容易地通过。这样，在腔内经过多次往返后，较强的脉冲得到增强，而较弱的噪声信号被抑制，最终形成稳定的超短脉冲序列输出。四、计算题已知腔长\(L=1m\)，根据纵模频率间隔公式\(\Delta\nu=\frac{c}{2L}\)，其中\(