激光技术发展与趋势试题及答案

激光技术发展与趋势试题及答案一、单项选择题（本大题共15小题，每小题2分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）1.世界上第一台激光器是红宝石激光器，它是由哪位科学家于1960年发明的？A.查尔斯·汤斯B.阿瑟·肖洛C.西奥多·梅曼D.尼古拉·巴索夫2.激光产生的三个基本条件中，实现光放大的必要条件是：A.泵浦源B.谐振腔C.粒子数反转分布D.受激辐射3.在激光器的工作物质中，若采用三能级系统，与四能级系统相比，其主要缺点是：A.阈值泵浦功率高B.输出功率低C.转换效率低D.无法连续运转4.下列哪种激光器通常使用氩离子作为工作气体，并在可见光波段（如488nm和514.5nm）有强谱线输出？A.He-Ne激光器B.CO2激光器C.准分子激光器D.Ar+激光器5.掺钕钇铝石榴石（Nd:YAG）激光器输出的主要波长是：A.694.3nmB.1064nmC.10.6μmD.632.8nm6.在半导体激光器中，为了实现粒子数反转，通常采用的结结构是：A.PN结B.PIN结C.肖特基结D.异质结7.激光束的横模模式中，基横模通常表示为：A.TEM00B.TEM01C.TEM10D.TEM118.调Q技术的主要目的是：A.压缩激光脉冲宽度，提高峰值功率B.展宽激光脉冲宽度，提高平均功率C.稳定激光输出频率D.改善激光束的方向性9.飞秒激光属于超短脉冲激光，其脉冲宽度量级为：A.sB.sC.sD.s10.光纤激光器利用掺杂光纤作为增益介质，其主要优点不包括：A.散热性能好B.转换效率高C.结构复杂，调节困难D.光束质量优异11.激光全息术利用了激光的哪一特性？A.单色性B.方向性C.相干性D.高亮度12.在激光加工中，所谓的“冷加工”通常是指利用：A.连续激光器B.长脉冲激光器C.超短脉冲（皮秒或飞秒）激光器D.高功率CO2激光器13.激光雷达测距的基本原理是测量激光脉冲的：A.频率B.相位C.往返时间D.偏振态14.下列哪项不属于当前激光技术的发展趋势？A.向更高功率和能量发展B.向更短脉冲（阿秒量级）发展C.向全固化、小型化发展D.向低相干性、宽光谱发展15.在激光通信中，光纤通信系统主要利用了激光的：A.高单色性和高方向性B.高亮度C.短波长特性D.偏振特性二、多项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，有多项是符合题目要求的。全部选对得3分，少选得1分，错选不得分）1.激光区别于普通光源的四大显著特性包括：A.高方向性B.高单色性C.高相干性D.高亮度2.常见的气体激光器类型有：A.He-Ne激光器B.CO2激光器C.准分子激光器D.红宝石激光器3.按照运转方式分类，激光器可以分为：A.连续激光器B.脉冲激光器C.固体激光器D.半导体激光器4.实现激光选模的方法包括：A.谐振腔参数设计（如增加腔长）B.在腔内插入法布里-珀罗标准具C.在腔内插入小孔光阑D.采用非稳腔5.关于锁模技术的描述，正确的有：A.锁模的目的是获得超短脉冲B.主动锁模利用声光或电光调制器C.被动锁模利用可饱和吸收体D.锁模后激光器输出的是纵模间隔固定的多个频率分量6.激光在工业加工中的应用主要包括：A.激光切割B.激光焊接C.激光打标D.激光快速成型（3D打印）7.下列关于光纤激光器的描述，正确的是：A.增益介质是掺杂稀土元素的光纤B.具有良好的散热性能，适合高功率运转C.泵浦源通常为半导体激光器D.输出波长不可调谐8.医用激光器的主要应用领域包括：A.激光手术刀（切割、止血）B.激光美容（祛斑、脱毛）C.激光眼科手术（如LASIK）D.激光碎石9.促使半导体激光器发生激射的条件是：A.粒子数反转B.光反馈（谐振腔）C.注入电流超过阈值电流D.足够低的温度10.未来激光技术的重要前沿方向包括：A.阿秒科学与技术B.高功率光纤激光器C.激光核聚变D.量子点激光器三、填空题（本大题共15空，每空2分，共30分）1.激光的英文全称是____________________，其本质是____________________。2.受激辐射与自发辐射最本质的区别在于受激辐射产生的光子与入射光子在____________________、____________________、____________________和偏振方向上完全相同。3.光学谐振腔的主要作用是提供____________________和____________________。4.He-Ne激光器的主要工作波长是____________________nm，属于____________________（可见/红外）光波段。5.YAG激光器中，YAG代表____________________，Nd代表____________________。6.半导体激光器的阈值电流随温度的升高而____________________。7.激光束的束腰半径用表示，其瑞利长度的表达式为____________________（用波长λ和束腰半径表示）。8.调Q技术可以分为主动调Q和被动调Q，其中被动调Q通常利用____________________来实现。9.飞秒激光加工材料时，由于脉冲极短，热影响区极小，这种加工机制被称为____________________。10.激光核聚变主要分为惯性约束核聚变（ICF）和____________________核聚变，其中前者通常利用大功率激光器压缩靶丸。11.在激光显示技术中，通常需要红、绿、蓝三种基色光，目前最成熟的绿光激光器通常基于____________________晶体倍频技术。12.衡量光束质量的参数是因子，对于理想基横模高斯光束，=____________________。四、判断题（本大题共10小题，每小题1分，共10分。正确的打“√”，错误的打“×”）1.只有当光波在谐振腔内往返一次的增益大于损耗时，激光器才能形成稳定的振荡输出。（）2.气体激光器只能输出连续激光，不能输出脉冲激光。（）3.半导体激光器由于体积小、效率高，是目前光纤通信系统中最主要的光源。（）4.激光的单色性越好，其时间相干性就越差。（）5.在三能级系统中，激光下能级通常是基态，而在四能级系统中，激光下能级通常是激发态，这也是四能级系统阈值低的原因。（）6.超连续谱的产生是利用了光纤中的自相位调制（SPM）和交叉相位调制（XPM）等非线性效应。（）7.激光的大气传输主要受湍流和衰减的影响，其中湍流会导致光束闪烁和漂移。（）8.准分子激光器的工作物质是一种不稳定的分子，受激辐射后立即解离，因此只能以脉冲形式运转。（）9.激光加工是非接触式加工，对工件没有机械应力，因此适合加工坚硬易碎的材料。（）10.阿秒激光主要用于研究原子内部的电子动力学过程。（）五、名词解释（本大题共5小题，每小题4分，共20分）1.粒子数反转2.模式竞争3.锁模4.热透镜效应5.飞秒激光六、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分）1.简述激光器的基本组成部分及其各自的作用。2.比较三能级系统与四能级系统激光器在工作原理上的差异，并说明为什么四能级系统更容易实现粒子数反转。3.什么是调Q技术？简述其工作原理和主要应用。4.简述光纤激光器相对于传统固体激光器（如Nd:YAG）的主要优势。5.列举激光在军事领域的至少三种应用，并简要说明原理。七、计算题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）1.某He-Ne激光器谐振腔长度L=50cm，两反射镜的曲率半径分别为=∈(1)判断该谐振腔是否为稳定腔？（提示：利用稳定性条件0<<1(2)计算该激光器输出的纵模间隔Δ（已知光速c=2.有一台调QNd:YAG激光器，输出脉冲宽度τ=10n(1)计算该激光器的峰值功率。(2)如果光束聚焦到直径为d=50\mum八、综合分析与论述题（本大题共2小题，每小题20分，共40分）1.论述超短脉冲（飞秒、阿秒）激光技术的发展现状、关键技术及其在科学研究和精密加工中的应用前景。2.结合激光技术的发展历程，分析高功率光纤激光器为何近年来在工业制造领域迅速崛起，并展望激光技术未来的主要发展趋势。参考答案与解析一、单项选择题1.C解析：西奥多·梅曼于1960年在休斯公司制造了世界上第一台红宝石激光器。汤斯和肖洛提出了激光器的理论框架，巴索夫和普罗霍罗夫也在微波激射器和激光器理论上有重要贡献，但梅曼是第一台激光器的制造者。解析：西奥多·梅曼于1960年在休斯公司制造了世界上第一台红宝石激光器。汤斯和肖洛提出了激光器的理论框架，巴索夫和普罗霍罗夫也在微波激射器和激光器理论上有重要贡献，但梅曼是第一台激光器的制造者。2.C解析：激光产生需要三个条件：泵浦源（提供能量）、工作物质（产生光放大）、谐振腔（提供正反馈）。其中，粒子数反转分布是实现受激辐射光放大的核心物理条件，即高能级粒子数多于低能级粒子数。解析：激光产生需要三个条件：泵浦源（提供能量）、工作物质（产生光放大）、谐振腔（提供正反馈）。其中，粒子数反转分布是实现受激辐射光放大的核心物理条件，即高能级粒子数多于低能级粒子数。3.A解析：三能级系统的激光下能级是基态，为了实现粒子数反转，至少要将一半以上的粒子泵浦到高能级，因此阈值泵浦功率非常高。四能级系统的激光下能级是激发态，通常是空的，很容易实现粒子数反转，阈值较低。解析：三能级系统的激光下能级是基态，为了实现粒子数反转，至少要将一半以上的粒子泵浦到高能级，因此阈值泵浦功率非常高。四能级系统的激光下能级是激发态，通常是空的，很容易实现粒子数反转，阈值较低。4.D解析：氩离子激光器是离子气体激光器，其最强的谱线在可见光区域，分别为488nm（蓝光）和514.5nm（绿光）。He-Ne是632.8nm，CO2是10.6μm（红外），准分子通常在紫外。解析：氩离子激光器是离子气体激光器，其最强的谱线在可见光区域，分别为488nm（蓝光）和514.5nm（绿光）。He-Ne是632.8nm，CO2是10.6μm（红外），准分子通常在紫外。5.B解析：Nd:YAG（掺钕钇铝石榴石）激光器的主跃迁波长位于近红外波段，为1064nm。694.3nm是红宝石，10.6μm是CO2，632.8nm是He-Ne。解析：Nd:YAG（掺钕钇铝石榴石）激光器的主跃迁波长位于近红外波段，为1064nm。694.3nm是红宝石，10.6μm是CO2，632.8nm是He-Ne。6.D解析：早期的同质PN结半导体激光器阈值电流很高，常温下难以连续工作。为了限制载流子和光子，提高注入效率和增益，现代半导体激光器普遍采用异质结结构，利用不同带隙材料的势阱限制载流子。解析：早期的同质PN结半导体激光器阈值电流很高，常温下难以连续工作。为了限制载流子和光子，提高注入效率和增益，现代半导体激光器普遍采用异质结结构，利用不同带隙材料的势阱限制载流子。7.A解析：激光横模是指光场在横截面上的分布。基横模（TEM00）的光斑呈高斯分布，光强最集中，发散角最小，是理想的光束模式。解析：激光横模是指光场在横截面上的分布。基横模（TEM00）的光斑呈高斯分布，光强最集中，发散角最小，是理想的光束模式。8.A解析：调Q技术（Q-Switching）是通过调节谐振腔的品质因数Q值，把能量储存在上能级，不让激光振荡，当Q值突然升高时，能量在极短时间内释放，从而形成巨脉冲，压缩脉宽，极大提高峰值功率。解析：调Q技术（Q-Switching）是通过调节谐振腔的品质因数Q值，把能量储存在上能级，不让激光振荡，当Q值突然升高时，能量在极短时间内释放，从而形成巨脉冲，压缩脉宽，极大提高峰值功率。9.D解析：飞秒的量级是秒。皮秒是秒，纳秒是秒。解析：飞秒的量级是秒。皮秒是秒，纳秒是秒。10.C解析：光纤激光器具有结构紧凑（表面积体积比大，散热好）、转换效率高、光束质量好（双包层光纤技术）、免维护等优点。结构复杂、调节困难不是其特点，相反它结构相对简单稳定。解析：光纤激光器具有结构紧凑（表面积体积比大，散热好）、转换效率高、光束质量好（双包层光纤技术）、免维护等优点。结构复杂、调节困难不是其特点，相反它结构相对简单稳定。11.C解析：全息照相利用光的干涉原理记录物光波的振幅和相位信息。只有具有高度相干性的光源（如激光）才能与参考光形成稳定的干涉条纹，从而记录全息图。解析：全息照相利用光的干涉原理记录物光波的振幅和相位信息。只有具有高度相干性的光源（如激光）才能与参考光形成稳定的干涉条纹，从而记录全息图。12.C解析：超短脉冲激光（皮秒、飞秒）与材料相互作用时间极短，能量在还未转化为热传递给周围材料前就已经将材料去除，因此被称为“冷加工”，热影响区极小。解析：超短脉冲激光（皮秒、飞秒）与材料相互作用时间极短，能量在还未转化为热传递给周围材料前就已经将材料去除，因此被称为“冷加工”，热影响区极小。13.C解析：激光雷达利用发射激光脉冲并接收回波信号，通过测量光脉冲在目标与雷达之间往返传播的时间Δt，根据公式R=c·Δ14.D解析：激光技术发展趋势包括更高功率、更短脉冲（阿秒）、全固化/小型化、以及新波段（如X射线、太赫兹）等。向低相干性发展不是激光的主流趋势，虽然低相干光源有其他用途，但激光的核心特性之一就是高相干性。解析：激光技术发展趋势包括更高功率、更短脉冲（阿秒）、全固化/小型化、以及新波段（如X射线、太赫兹）等。向低相干性发展不是激光的主流趋势，虽然低相干光源有其他用途，但激光的核心特性之一就是高相干性。15.A解析：光纤通信利用激光的高单色性（减少色散）和高方向性（易于耦合进入微细光纤）来实现低损耗、大容量的信息传输。解析：光纤通信利用激光的高单色性（减少色散）和高方向性（易于耦合进入微细光纤）来实现低损耗、大容量的信息传输。二、多项选择题1.ABCD解析：激光的四大特性是高方向性（定向发射）、高单色性（谱线极窄）、高相干性（相位关系固定）和高亮度（能量高度集中）。解析：激光的四大特性是高方向性（定向发射）、高单色性（谱线极窄）、高相干性（相位关系固定）和高亮度（能量高度集中）。2.ABC解析：红宝石激光器属于固体激光器。He-Ne、CO2、准分子均为气体激光器。解析：红宝石激光器属于固体激光器。He-Ne、CO2、准分子均为气体激光器。3.AB解析：按运转方式分，激光器分为连续和脉冲。按工作物质分，分为固体、气体、半导体、液体等。解析：按运转方式分，激光器分为连续和脉冲。按工作物质分，分为固体、气体、半导体、液体等。4.BC解析：选模包括纵模选模和横模选模。法布里-珀罗标准具用于纵模选择（压缩线宽）。小孔光阑用于横模选择（抑制高阶模）。增加腔长会减小纵模间隔，使模式数变多，不利于选模。非稳腔用于大体积模，不用于选模。解析：选模包括纵模选模和横模选模。法布里-珀罗标准具用于纵模选择（压缩线宽）。小孔光阑用于横模选择（抑制高阶模）。增加腔长会减小纵模间隔，使模式数变多，不利于选模。非稳腔用于大体积模，不用于选模。5.ABCD解析：锁模技术是将所有纵模相位锁定，合成超短脉冲。主动锁Q用调制器，被动锁Q用可饱和吸收体（如染料、半导体saturableabsorber）。锁模后输出的是一系列等间隔的纵模频率分量。解析：锁模技术是将所有纵模相位锁定，合成超短脉冲。主动锁Q用调制器，被动锁Q用可饱和吸收体（如染料、半导体saturableabsorber）。锁模后输出的是一系列等间隔的纵模频率分量。6.ABCD解析：激光加工广泛应用于切割、焊接、打标、表面处理、快速成型（3D打印）、微纳加工等。解析：激光加工广泛应用于切割、焊接、打标、表面处理、快速成型（3D打印）、微纳加工等。7.ABC解析：光纤激光器增益介质是掺杂光纤，散热好，泵浦源通常是LD。通过设计不同掺杂元素或光纤光栅，输出波长是可以调谐或选择的，D错误。解析：光纤激光器增益介质是掺杂光纤，散热好，泵浦源通常是LD。通过设计不同掺杂元素或光纤光栅，输出波长是可以调谐或选择的，D错误。8.ABCD解析：激光在医学应用广泛，包括外科手术刀（代替手术刀）、皮肤科（祛斑、脱毛）、眼科（近视矫正）、泌尿科（碎石）、牙科等。解析：激光在医学应用广泛，包括外科手术刀（代替手术刀）、皮肤科（祛斑、脱毛）、眼科（近视矫正）、泌尿科（碎石）、牙科等。9.ABC解析：半导体激光器激射需要粒子数反转（通过注入载流子实现）、光反馈（通常利用晶体解理面构成的F-P腔）、以及注入电流超过阈值电流（维持反转所需的载流子补充）。解析：半导体激光器激射需要粒子数反转（通过注入载流子实现）、光反馈（通常利用晶体解理面构成的F-P腔）、以及注入电流超过阈值电流（维持反转所需的载流子补充）。10.ABCD解析：阿秒科学（电子动力学）、高功率光纤激光器（工业替代）、激光核聚变（能源）、量子点激光器（新一代高效光源）均是前沿方向。解析：阿秒科学（电子动力学）、高功率光纤激光器（工业替代）、激光核聚变（能源）、量子点激光器（新一代高效光源）均是前沿方向。三、填空题1.LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation；受激辐射光放大2.频率；相位；传播方向3.光学正反馈；选模4.632.8；可见5.钇铝石榴石；钕6.增大7.=8.可饱和吸收体9.冷烧蚀或非热熔性去除10.磁约束11.LBO或KTP（或其他非线性倍频晶体如BBO）12.1四、判断题1.√解析：激光起振的阈值条件是单程增益大于单程损耗，即G>δ。解析：激光起振的阈值条件是单程增益大于单程损耗，即2.×解析：气体激光器既可以连续运转（如CO2,He-Ne），也可以脉冲运转（如准分子，甚至通过调Q技术让CO2输出脉冲）。解析：气体激光器既可以连续运转（如CO2,He-Ne），也可以脉冲运转（如准分子，甚至通过调Q技术让CO2输出脉冲）。3.√解析：半导体激光器体积小、寿命长、可直接调制，是光纤通信的理想光源。解析：半导体激光器体积小、寿命长、可直接调制，是光纤通信的理想光源。4.×解析：单色性越好，谱线宽度Δν越窄，根据相干时间≈1/Δν5.√解析：四能级系统的下能级是激发态，玻尔兹曼分布导致该能级几乎是空的，很容易实现粒子数反转。三能级系统下能级是基态，粒子数很多，很难反转。解析：四能级系统的下能级是激发态，玻尔兹曼分布导致该能级几乎是空的，很容易实现粒子数反转。三能级系统下能级是基态，粒子数很多，很难反转。6.√解析：超连续谱产生是高功率脉冲在光纤中传输时，多种非线性效应（SPM,XPM,FWM,SRS等）共同作用的结果。解析：超连续谱产生是高功率脉冲在光纤中传输时，多种非线性效应（SPM,XPM,FWM,SRS等）共同作用的结果。7.√解析：大气湍流导致折射率随机起伏，引起光束相位畸变，表现为光强闪烁、光束漂移和扩展。解析：大气湍流导致折射率随机起伏，引起光束相位畸变，表现为光强闪烁、光束漂移和扩展。8.√解析：准分子如XeF,KrF等，其基态是排斥态，受激辐射到基态后立即解离，无法形成稳定的粒子数积聚，故只能以脉冲形式工作。解析：准分子如XeF,KrF等，其基态是排斥态，受激辐射到基态后立即解离，无法形成稳定的粒子数积聚，故只能以脉冲形式工作。9.√解析：激光加工利用光热或光化学效应，无机械接触，无刀具磨损，无机械应力。解析：激光加工利用光热或光化学效应，无机械接触，无刀具磨损，无机械应力。10.√解析：阿秒脉冲（s）的时间尺度已接近电子运动的特征时间，是观测和控制电子动力学的唯一手段。解析：阿秒脉冲（s）的时间尺度已接近电子运动的特征时间，是观测和控制电子动力学的唯一手段。五、名词解释1.粒子数反转：指在热平衡状态下，原子（或分子、离子）能级上的粒子数分布服从玻尔兹曼分布，即高能级粒子数少于低能级粒子数。为了产生受激辐射光放大，必须通过外界泵浦手段，破坏热平衡，使高能级的粒子数大于低能级的粒子数，这种状态称为粒子数反转分布。它是产生激光的必要条件。2.模式竞争：在激光谐振腔中，通常存在多个满足振荡条件的纵模和横模。由于增益介质的增益曲线宽度有限，以及各模式的损耗和增益不同，在起振过程中，增益高、损耗低的模式会优先振荡，并通过受激辐射消耗上能级粒子数，从而抑制其他模式的振荡。这种不同模式之间争夺增益介质能量的现象称为模式竞争。3.锁模：锁模技术是一种用于获得超短激光脉冲的技术。通过某种方式（如主动调制或被动可饱和吸收）使谐振腔内振荡的各个纵模之间建立固定的相位关系，即各纵模的频率间隔相等且相位锁定。当这些纵模叠加时，会产生干涉效应，形成时间上极短的脉冲序列。4.热透镜效应：在固体激光器或高功率运转的激光器中，由于泵浦光的能量不可能完全转化为激光输出，部分能量被介质吸收并以热的形式耗散，导致介质内部温度分布不均匀，产生热应力。由于温度梯度导致介质折射率梯度变化，使得激光介质类似于一个透镜，会对传输的光束产生会聚或发散作用，这种效应称为热透镜效应。它会严重影响激光器的模式特性和稳定性。5.飞秒激光：飞秒激光是指脉冲宽度在飞秒（1f六、简答题1.简述激光器的基本组成部分及其各自的作用。激光器主要由三个基本部分组成：(1)工作物质（增益介质）：这是激光器的核心，用于实现粒子数反转，并作为光放大的介质。它可以是气体、固体、液体或半导体。(2)泵浦源（激励源）：用于向工作物质提供能量，将粒子从低能级抽运到高能级，以实现粒子数反转。常见的泵浦方式有光泵浦、电泵浦、化学泵浦等。(3)光学谐振腔：通常由一对反射镜（一个全反射，一个部分输出）构成。其作用一是提供光学正反馈，使光子在腔内往返振荡放大；二是起选模作用，控制输出激光的模式（频率和方向）。2.比较三能级系统与四能级系统激光器在工作原理上的差异，并说明为什么四能级系统更容易实现粒子数反转。差异：三能级系统：激光下能级是基态（E1），上能级是亚稳态（E2）。泵浦源将粒子从E1抽运到E3上，快速弛豫到E2。由于E1上聚集了大量粒子，必须将超过一半的粒子抽运到E2才能实现>（粒子数反转）。四能级系统：激光下能级（E2）是激发态，上能级（E3）是亚稳态，基态是E1。泵浦源将粒子从E1抽运到E4，快速弛豫到E3。激光跃迁发生在E3到E2之间。E2能级通常在热平衡下几乎是空的。原因：在三能级系统中，激光下能级是基态，粒子数很多，难以抽空，因此阈值高。而在四能级系统中，激光下能级是激发态，热平衡时粒子数极少，很容易实现>，因此四能级系统更容易实现粒子数反转，阈值泵浦功率更低，效率更高。3.什么是调Q技术？简述其工作原理和主要应用。定义：调Q技术是一种通过调节谐振腔的品质因数（Q值）来压缩激光脉冲宽度、提高峰值功率的技术。工作原理：在泵浦初期，通过某种方法（如旋转棱镜、电光开关、声光开关或可饱和吸收体）降低谐振腔的Q值（增大损耗），抑制激光振荡，使上能级粒子数大量积累。当粒子数反转达到最大值时，突然打开开关（提高Q值，降低损耗），腔内损耗骤降，积累的能量在极短时间内以巨脉冲形式释放。主要应用：广泛应用于激光测距、激光打孔、激光焊接、激光雷达、非线性光学研究以及作为放大器的种子源等需要高峰值功率的场合。4.简述光纤激光器相对于传统固体激光器（如Nd:YAG）的主要优势。(1)散热性能优异：光纤具有很高的表面积/体积比，散热效果好，无需庞大的水冷系统即可实现高功率运转，且光束质量不易因热效应变差。(2)转换效率高：采用半导体激光器泵浦，量子亏损小，整体电光转换效率通常高于传统灯泵浦固体激光器。(3)光束质量好：光纤波导结构对光束有天然的约束作用，容易获得接近衍射极限的基横模输出（≈1(4)结构紧凑、免维护：全光纤结构可实现“光-光”直接传输，免调光路，稳定性高，免维护，适合工业环境。(5)宽波长范围：通过掺杂不同的稀土元素，可实现从可见光到中红外的多种波长输出。5.列举激光在军事领域的至少三种应用，并简要说明原理。(1)激光制导：利用激光器照射目标，导弹或炸弹上的接收器接收目标散射的激光回波，通过控制舵面修正弹道，精确打击目标。原理是利用激光的高方向性和高亮度进行目标指示。(2)激光雷达：发射激光束扫描目标，通过测量回波的时间延迟、多普勒频移等，获取目标的距离、方位、速度和图像信息。原理是激光测距和多普勒效应。(3)激光武器：利用高能激光束直接照射并摧毁目标（如导弹、飞机、无人机）。原理是利用激光的高能量密度，通过热烧蚀或冲击效应破坏目标结构或致盲光电传感器。(4)激光模拟训练：利用激光发射模拟枪弹的光脉冲，接收器判定命中与否，用于军事演习。原理是激光编码与解码。七、计算题1.解：(1)判断稳定性：根据题意，L=50cm=0.5m计算g参数：==稳定性条件为0<=1因为0<(2)计算纵模间隔：纵模间隔公式为Δ=代入数据：Δ=答：(1)该谐振腔是稳定腔；(2)纵模间隔为300MHz。2.解：(1)计算峰值功率：峰值功率公式=。E=1J=。(2)计算峰值功率密度（光强）：光焦斑面积A=d=50\mumA=光强I=(注：如果按直径计算面积A=答：(1)峰值功率为100MW；(2)焦点处的峰值功率密度约为5.1×八、综合分析与论述题1.论述超短脉冲（飞秒、阿秒）激光技术的发展现状、关键技术及其在科学研究和精密加工中的应用前景。发展现状：超短脉冲激光技术已从最初的皮秒级发展到飞秒（s）级，目前正在向阿秒（s）级迈进。飞秒激光器（如钛宝石飞秒激光器、光纤飞秒激光器）已实现商业化，单脉冲能量可达焦耳级，峰值功率达拍瓦级。阿秒激光主要通过高次谐波产生，目前主要在实验室环境下实现，是极端光物理的前沿。关键技术：(1)锁模技术：包括主动锁模、被动锁模（如半导体可饱和吸收镜SESAM）及自锁模（如克尔透镜锁模KLM），是产生超短脉冲的核心。(2)啁啾脉冲放大（CPA）：为了获得高峰值功率，先将超短脉冲在时间上展宽（啁啾），放大后再压缩，避免了