激光原理考研试题及答案

激光原理考研试题及答案

一、单项选择题（每题2分，共20分）1.自发辐射的特点是（）A.各原子的辐射是相互独立的B.各原子的辐射方向相同C.各原子的辐射频率相同D.各原子的辐射相位相同2.下列哪种物质不能作为激光工作物质（）A.固体B.液体C.气体D.真空3.激光产生的必要条件是（）A.粒子数反转分布B.光学谐振腔C.泵浦源D.以上都是4.均匀加宽工作物质的增益系数与（）有关。A.频率B.腔内光子数密度C.反转粒子数密度D.以上都是5.非均匀加宽工作物质的增益饱和特性表现为（）A.均匀饱和B.烧孔效应C.增益系数不变D.以上都不对6.光学谐振腔的作用不包括（）A.提供光学正反馈B.选择激光的频率和方向C.增加工作物质的长度D.提高激光的单色性7.下列哪种腔型属于稳定腔（）A.平行平面腔B.共心腔C.对称共焦腔D.以上都不是8.高斯光束的束腰半径越小，则（）A.远场发散角越小B.远场发散角越大C.与远场发散角无关D.以上都不对9.调Q技术的目的是（）A.提高激光的峰值功率B.提高激光的平均功率C.提高激光的单色性D.提高激光的方向性10.锁模技术的作用是（）A.使激光的各个纵模相位锁定B.使激光的各个横模相位锁定C.提高激光的峰值功率D.提高激光的平均功率二、多项选择题（每题2分，共20分）1.激光的特性有（）A.高亮度B.高方向性C.高单色性D.高相干性2.实现粒子数反转分布的条件有（）A.有合适的工作物质B.有外界激励能源C.工作物质有亚稳态能级D.工作物质的能级结构为三能级或四能级3.光学谐振腔的损耗主要有（）A.几何偏折损耗B.衍射损耗C.材料的吸收和散射损耗D.镜面的透射损耗4.均匀加宽工作物质的增益饱和特性表现为（）A.增益系数下降B.增益曲线均匀下降C.烧孔效应D.增益系数不变5.非均匀加宽工作物质的增益饱和特性与（）有关。A.频率B.腔内光子数密度C.反转粒子数密度D.以上都是6.高斯光束的参数有（）A.束腰半径B.远场发散角C.共焦参数D.曲率半径7.调Q技术的方法有（）A.转镜调QB.电光调QC.声光调QD.染料调Q8.锁模技术的方法有（）A.主动锁模B.被动锁模C.同步泵浦锁模D.自锁模9.激光的应用领域有（）A.工业加工B.医疗C.通信D.科研10.影响激光输出功率的因素有（）A.工作物质的特性B.泵浦源的功率C.光学谐振腔的参数D.外界环境因素三、判断题（每题2分，共20分）1.自发辐射产生的光具有高度的相干性。（）2.只要有工作物质和泵浦源就可以产生激光。（）3.粒子数反转分布是激光产生的充分必要条件。（）4.均匀加宽工作物质的增益系数与频率无关。（）5.非均匀加宽工作物质的增益饱和会出现烧孔效应。（）6.光学谐振腔的作用是增加工作物质的长度。（）7.高斯光束的束腰半径越大，远场发散角越大。（）8.调Q技术可以提高激光的平均功率。（）9.锁模技术可以使激光的各个纵模相位锁定。（）10.激光在工业加工中主要利用其高亮度的特性。（）四、简答题（每题5分，共20分）1.简述激光产生的基本原理。激光产生基于受激辐射，需有合适工作物质、外界激励能源。激励使粒子从低能级跃迁到高能级，实现粒子数反转分布。光子引发受激辐射，在光学谐振腔中不断振荡放大，满足阈值条件后输出激光。2.什么是粒子数反转分布？实现粒子数反转分布的条件有哪些？粒子数反转分布指高能级粒子数多于低能级。条件有合适工作物质，有亚稳态能级；有外界激励能源；工作物质为三或四能级结构，以实现粒子数反转。3.简述光学谐振腔的作用。光学谐振腔有三个主要作用：一是提供光学正反馈，使光在腔内多次往返放大；二是选择激光频率和方向，使输出激光有特定频率和方向；三是提高激光单色性，限制激光频率范围。4.简述调Q技术的原理和目的。调Q技术原理是通过控制谐振腔损耗，开始时高损耗使粒子数大量积累，然后突然降低损耗，使能量瞬间释放。目的是提高激光峰值功率，获得高能量短脉冲激光。五、讨论题（每题5分，共20分）1.讨论激光的特性对其应用的影响。激光高亮度可用于工业切割、焊接等；高方向性使它能远距离准直传输，用于测距等；高单色性在光谱分析、通信中有优势；高相干性用于全息照相、干涉测量等，这些特性拓展了激光应用范围。2.讨论影响激光输出功率的因素及提高激光输出功率的方法。影响因素有工作物质特性、泵浦源功率、谐振腔参数和外界环境。提高方法有选用增益高的工作物质，增大泵浦源功率，优化谐振腔参数减少损耗，控制外界环境如温度等。3.讨论调Q技术和锁模技术的区别和联系。区别：调Q提高峰值功率，产生短脉冲；锁模使纵模相位锁定，产生超短脉冲。联系：都用于改善激光脉冲特性，都基于对激光腔内参数控制，可结合使用获得高峰值功率超短脉冲。4.讨论激光在医疗领域的应用及发展前景。应用有激光手术切除病灶、激光理疗促进组织修复、激光诊断检测病变等。前景是随着技术发展，激光会更精准、安全，应用于更多疾病治疗，如癌症早期诊断和治疗，与其他技术结合带来新治疗手段。答案一、单项选择题1.A2.D3.D4.D5.B6.C7.C8.B9.A10.A二