现代激光原理与技术课后习题及答案

现代激光原理与技术课后习题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.激光是世界上亮度最高的光源，其亮度主要取决于（）。A.输出功率B.单色性C.方向性D.相干性答案C2.世界上第一台激光器是（）。A.He-Ne激光器B.红宝石激光器C.CO2激光器D.Nd:YAG激光器答案B3.下列哪种激光器属于气体激光器？（）A.Nd:YAGB.He-NeC.半导体激光器D.光纤激光器答案B4.激光器的工作物质必须满足的条件是（）。A.具有多个能级B.能实现粒子数反转C.有亚稳态能级D.以上都是答案D5.光学谐振腔的主要作用是（）。A.提供激光输出B.选模和提供正反馈C.提高激光功率D.延长激光寿命答案B6.在激光器中，阈值增益与下列哪个因素有关？（）A.腔长B.反射镜反射率C.腔内损耗D.以上都是答案D7.Q开关技术是用于（）。A.产生连续激光B.压缩激光脉宽提高峰值功率C.改变激光波长D.提高激光单色性答案B8.锁模技术实现的是（）。A.纵模锁定B.横模锁定C.偏振锁定D.波长锁定答案A9.非线性光学现象中的倍频效应属于（）。A.三阶非线性B.二阶非线性C.一阶非线性D.零阶非线性答案B10.光纤激光器的泵浦方式通常是（）。A.电泵浦B.光泵浦C.化学泵浦D.热泵浦答案B二、填空题（每空2分，共20分）1.激光的英文缩写LASER的全称是\\\\\\\\。答案LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation2.爱因斯坦系数中的\\\\\\\\系数对应自发辐射过程。答案A（或自发辐射系数）3.气体激光器常用的泵浦方式是\\\\\\\\泵浦。答案电（或气体放电）4.光学谐振腔的稳定条件为\\\\\\\\。答案05.激光纵模的频率间隔与\\\\\\\\成反比。答案腔长L（或谐振腔长度）6.调Q激光器中的Q值表示\\\\\\\\。答案品质因数（或谐振腔的品质因数）7.锁模技术分为主动锁模和\\\\\\\\锁模。答案被动8.Nd:YAG激光器的工作物质是\\\\\\\\。答案掺钕钇铝石榴石（或Nd:Y3Al5O12）9.激光倍频技术中，实现相位匹配的常用方法是\\\\\\\\。答案角度相位匹配（或温度相位匹配）10.半导体激光器的泵浦方式通常为\\\\\\\\泵浦。答案电（或注入电流）三、简答题（每题6分，共30分）1.简述激光产生的三个基本条件。答案（1）具有能够实现粒子数反转的工作物质；（2）有合适的泵浦源将低能级粒子抽运到高能级，形成粒子数反转；（3）有光学谐振腔，提供正反馈并对激光模式进行选择。2.什么是受激辐射？它与自发辐射的主要区别是什么？答案受激辐射是处于高能级的原子在外来光子作用下跃迁到低能级并辐射一个与入射光子完全相同的光子的过程。自发辐射是原子自发地从高能级跃迁到低能级并辐射一个光子的过程，其方向、相位、偏振随机。受激辐射产生的光子与入射光子频率、相位、偏振及传播方向相同，具有相干性；自发辐射光子不具有相干性。3.简述调Q技术的原理及常见实现方式。答案调Q技术通过改变谐振腔的Q值（品质因数）来控制激光振荡的阈值，从而产生短脉冲高峰值功率的激光。常见方式包括主动调Q（如电光调Q、声光调Q）和被动调Q（如用可饱和吸收体）。4.简述激光锁模技术的基本原理。答案锁模技术通过使激光谐振腔中多个纵模的相位锁定为固定关系，实现各纵模相干叠加，输出超短脉冲。锁模脉冲的宽度与增益带宽成反比，脉冲重复频率等于纵模间隔。锁模方式有主动锁模（调制器）、被动锁模（可饱和吸收体）等。5.什么是激光倍频？简述实现相位匹配的重要性及常用方法。答案激光倍频是频率为ω的光在非线性介质中产生频率为2ω的光的非线性光学效应。实现相位匹配（Δ四、计算题（每题10分，共30分）1.一氦氖激光器谐振腔长L=50cm，输出镜反射率R=（1）求激光纵模间隔Δν（2）求激光器的阈值增益系数Gt答案（1）纵模间隔Δν（2）阈值条件：R⋅e2解析纵模间隔由腔长决定，公式Δν=c/(2.一台调QNd:YAG激光器，输出单脉冲能量E=500 mJ，脉冲宽度答案峰值功率Ppeak=E解析峰值功率为脉冲能量除以脉冲宽度，平均功率为单脉冲能量乘以重复频率。3.