激光技术及应用考试题目及答案

激光技术及应用考试题目及答案一、填空题（每空1分，共20分）1.激光的英文缩写LASER的全称是______（受激辐射光放大）。答案受激辐射光放大2.激光的三个基本特性是____、__和____。答案方向性好、亮度高、单色性好3.红宝石激光器的工作物质是____，它属于____能级系统。答案红宝石（Cr​3+:Al​24.激光器的基本结构包括____、__和____。答案工作物质、泵浦源、光学谐振腔5.调Q技术获得的激光脉冲宽度一般在______量级。答案纳秒（ns）6.锁模技术获得的超短脉冲宽度可达到______量级。答案皮秒（ps）或飞秒（fs）7.激光器的阈值条件是指______。答案增益大于损耗（G≥8.激光的横模用____符号表示，纵模用____符号表示。答案TEM​mn9.激光的纵模频率间隔Δν与谐振腔长度L的关系为______（设腔内折射率为n答案Δ10.激光束经透镜聚焦后，聚焦光斑直径与透镜焦距和______有关。答案入射光束的发散角（或光束直径、波长）11.常见的激光器按工作物质分为____、__、__和____。答案固体激光器、气体激光器、半导体激光器、液体激光器12.激光在光纤通信中主要使用的波段是______。答案1.55μm（或1.31μm）13.激光切割时，常用的辅助气体是______（写出一种即可）。答案氧气（或氮气、空气）14.掺钕钇铝石榴石激光器的常见输出波长是______nm。答案106415.激光的横模阶数越高，光束的方向性越______。答案差二、选择题（每题2分，共20分）1.下列哪种激光器通常不能连续工作？A.氦氖激光器B.二氧化碳激光器C.半导体激光器D.钕玻璃激光器答案D2.激光调制中，改变激光输出频率的调制方式称为：A.振幅调制B.频率调制C.相位调制D.强度调制答案B3.受激辐射产生的光子与入射光子相比，下列哪一项是相同的？A.频率B.相位C.偏振方向D.以上都是答案D4.在激光打孔中，通常采用的激光器是：A.氦氖激光器B.Nd:YAG激光器C.半导体激光器（连续）D.染料激光器答案B5.激光谐振腔的稳定条件（共轴球面腔）可以用以下哪个不等式描述？（R1、R2为反射镜曲率半径，L为腔长；设g1A.0B.gC.gD.g答案A6.下列哪种调Q方法常用于产生巨脉冲？A.声光调QB.电光调QC.饱和吸收调QD.以上都是答案D7.激光锁模技术中，为了获得飞秒脉冲，通常采用：A.主动锁模B.被动锁模（可饱和吸收体）C.克尔透镜锁模D.调Q-锁模答案C8.光纤激光器中，常用作增益介质的是：A.Nd:YAG晶体B.掺铒光纤C.红宝石棒D.CO​2答案B9.激光加工中，高功率激光切割金属时，主要利用的激光效应是：A.光化学效应B.热效应（熔化/气化）C.光电效应D.光压效应答案B10.激光测距中，测量从发射到接收的时间差Δt，目标距离D的计算公式是（cA.DB.DC.DD.D答案B三、简答题（每题6分，共30分）1.简述激光产生的必要条件。答案①存在工作物质，能实现粒子数反转（即高能级粒子数多于低能级）；②有合适的泵浦源（使粒子从基态抽运到高能级）；③有光学谐振腔，提供正反馈和阈值条件，并约束输出光束方向。解析激光产生的三个基本条件缺一不可。粒子数反转是核心，泵浦源提供能量，谐振腔保证受激辐射的放大和选模。2.简述调Q技术的原理及常见调Q方法。答案调Q技术通过控制谐振腔的品质因数Q，在泵浦过程中让腔处于低Q（高损耗）状态，避免激光过早振荡，使工作物质上能级积累大量粒子；当粒子数反转达到峰值时，突然将腔Q值升高（损耗降低），瞬间产生巨脉冲输出。常见方法：电光调Q（利用电光晶体改变偏振态）、声光调Q（利用声光衍射改变衍射损耗）、被动调Q（利用可饱和吸收体）。解析调Q将激光能量压缩在极短脉冲内发出，峰值功率可达兆瓦级。3.简述锁模技术的原理及其特点。答案锁模技术强制谐振腔中存在的多个纵模的相位保持固定关系（等相位差），使各模式相干叠加，输出周期性超短脉冲序列。特点是脉宽极窄（皮秒~飞秒）、峰值功率高、脉冲间隔为腔往返时间2L解析锁模是实现超短脉冲的关键技术，广泛应用于超快光学研究。4.简述激光在工业加工中的主要应用及基本原理。答案①激光切割：高功率激光束聚焦加热材料至熔化或气化，同时辅助气体吹除熔渣，形成切缝；②激光焊接：激光使材料局部熔化并凝固，实现连接；③激光打孔：利用脉冲激光反复照射，使材料逐层气化形成微小孔；④激光打标：低能量激光在材料表面产生标记（变色、烧蚀等）。基本原理都是基于激光的热效应，将光能转化为热能，使材料发生相变或化学反应。解析激光加工具有精度高、热影响区小、无接触等优势。5.简述激光在疾病治疗方面的主要应用原理。答案①激光手术（切割、汽化）：利用高功率激光的热效应直接切除或汽化病变组织，如近视矫正（LASIK）、肿瘤切除；②激光光动力疗法：先注射光敏剂，再用特定波长激光照射肿瘤区域，光敏剂产生活性氧杀灭癌细胞；③激光血管成形术：利用激光消融血管内斑块；④激光美容：如祛除纹身、色斑、脱毛（选择性光热作用）。核心是利用激光的单一波长、高能量和可精确控制深度，选择性作用于靶组织。解析激光医疗已覆盖眼科、皮肤科、外科、泌尿科等多个领域。四、计算题（每题10分，共30分）1.一He-Ne激光器（波长λ=632.8 nm）谐振腔长L=答案纵模频率间隔：Δ代入c=3×108Δ3个纵模覆盖的频率范围为相邻两个间隔的宽度，因此带宽为2×解析：注意腔长单位换算，频率间隔与腔长成反比。2.某Nd:YAG调Q激光器输出单脉冲能量为E=100 mJ，脉冲宽度(1)激光脉冲的峰值功率Pp(2)脉冲的峰值光强Ip答案(1)峰值功率：P(2)光