激光基础知识试题及答案

激光基础知识试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.世界上第一台激光器于哪一年诞生？A.1948B.1955C.1960D.1970答案C解析1960年，梅曼研制出第一台红宝石激光器。2.激光与普通光源的根本区别在于激光的A.运行方式B.发光方式C.颜色D.电源答案B解析激光通过受激辐射发光，普通光源为自发辐射。3.以下哪个不是激光的特点？A.高方向性B.高单色性C.高相干性D.高散射性答案D解析激光具有高方向性、高单色性、高相干性和高亮度，散射不是其特点。4.在激光器中，光学谐振腔的主要作用是A.产生光子B.光放大C.提供正反馈并选择模式D.耦合输出答案C解析谐振腔提供正反馈使光放大，并起到选模作用。5.三能级系统激光器阈值较高的原因是A.腔损耗大B.下能级为基态，需将半数以上粒子抽运到上能级C.工作物质发光效率低D.波长太长答案B解析三能级系统下能级为基态，需抽运大量粒子，因此阈值高。6.下列哪种激光器属于气体激光器？A.红宝石激光器B.He-Ne激光器C.Nd:YAG激光器D.半导体激光器答案B解析红宝石和YAG是固体激光器，半导体是半导体激光器，He-Ne是气体激光器。7.调Q技术的目的是获得A.连续输出B.窄线宽C.高峰值功率短脉冲D.可调谐输出答案C解析调Q通过控制Q值，在短时间内释放能量，获得高峰值功率脉冲。8.锁模技术可以获得A.皮秒量级超短脉冲B.纳秒量级脉冲C.连续光D.单频光答案A解析锁模技术将各纵模锁定相位，形成飞秒至皮秒量级的超短脉冲。9.激光横模标记TEM00A.基横模B.第一高阶模C.多模D.无模式答案A解析TEM0010.半导体激光器的泵浦方式通常是A.电注入B.光泵浦C.化学泵浦D.气体放电答案A解析半导体激光器常采用电流注入产生粒子数反转。二、多项选择题（每题3分，共15分）1.激光具有的基本特性包括A.高方向性B.高单色性C.高相干性D.高亮度答案ABCD解析激光的四高特性：高方向性、高单色性、高相干性、高亮度。2.激光器基本组成部分包括A.工作物质B.泵浦源C.光学谐振腔D.电源答案ABC解析工作物质、泵浦源、谐振腔是激光器三大基本部件，电源是泵浦源的一种可能形式，但不是都必须的独立部分。3.下列哪些属于主动调Q方法？A.电光调QB.声光调QC.染料调QD.转镜调Q答案ABD解析染料调Q为被动调Q，电光、声光、转镜属于主动调Q。4.关于激光纵模下列说法正确的是A.纵模由谐振腔的轴向驻波决定B.纵模频率间隔与腔长成正比C.纵模频率间隔与腔长成反比D.纵模数量由增益线宽与纵模间隔的比值决定答案ACD解析纵模频率间隔Δν5.以下哪些是实现激光器的必要条件？A.工作物质具有合适的能级结构B.实现粒子数反转C.谐振腔提供正反馈D.工作温度必须为零度答案ABC解析激光器需要工作物质能级结构满足粒子数反转条件，通过泵浦实现反转，并依靠谐振腔提供正反馈产生振荡。温度不是必须为零。三、填空题（每空1分，共20分）1.LASER是______的缩写。答案LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation2.受激辐射产生的光子与入射光子具有相同的______。答案频率（或能量）3.爱因斯坦在1917年提出了______理论。答案受激辐射4.实现粒子数反转必须采用______系统。答案非热平衡（或泵浦）5.三能级系统激光器的阈值比四能级系统______。答案高6.常见的光学谐振腔稳定条件为______。答案07.平‑凹腔中若凹面镜曲率半径R1，平镜曲率半径R2=答案18.激光器的纵模频率间隔公式为Δνq=______（设腔长为L答案c9.基横模通常表示为______。答案TEM10.调Q技术可使激光脉冲宽度达到______量级。答案纳秒11.锁模技术可获得______量级的超短脉冲。答案飞秒或皮秒12.激光倍频现象利用晶体的______效应。答案非线性13.常用的He-Ne激光器输出波长为______nm。答案632.814.Nd:YAG激光器的增益介质是______。答案固体（或掺杂钕离子的钇铝石榴石）15.半导体激光器的泵浦方式通常是______。答案电注入16.激光的高______性使得光束发散角极小。答案方向17.激光的单色性用______宽度来衡量。答案谱线（或线宽）18.激光的相干长度与______成反比。答案谱线宽度（或线宽）19.光与物质相互作用的三种基本过程是自发辐射、受激吸收和______。答案受激辐射20.激光器阈值条件是指增益______损耗。答案等于四、简答题（每题10分，共30分）1.简述产生激光的基本条件。答案(1)具有合适的能级结构的工作物质，能够实现粒子数反转。(2)采用适当的泵浦源，将粒子从低能级抽运到高能级，形成粒子数反转。(3)光学谐振腔提供正反馈，使受激辐射不断放大，同时具有选模作用，使输出激光具有良好的方向和单色性。(4)满足阈值条件，即增益大于损耗，才能建立稳定振荡。2.比较三能级系统和四能级系统的工作原理及主要区别。•三能级系统：下能级是基态，激光跃迁发生在基态与激发态之间。泵浦将粒子从基态（E1）抽运到上能级（E3），然后快速无辐射跃迁到激光上能级（E2），形成粒子数反转至少需要将一半以上粒子抽运到上能级。因此阈值高。•四能级系统：下能级不是基态，远离基态，室温下几乎无粒子，容易实现反转。泵浦将粒子从基态（E1）抽运到上能级（E4），无辐射跃迁到激光上能级（E3），很快建立反转，阈值较低。•主要区别：三能级下能级为基态，四能级下能级为空态，导致四能级系统阈值低，效率高，更易实现连续输出。3.什么是激光的横模？基横模的特点是什么？如何获得基横模输出？•横模指垂直于光轴截面上的光场分布模式，由腔的反射镜形状和孔径限制决定。横模用TEMmn标记，m、•基横模TEM00•获得基横模输出的方法：在谐振腔内加入小孔光阑，限制高阶模振荡，仅允许基模通过；或选用合适曲率半径的腔镜，使高阶模损耗大，基模优先生成。五、计算题（共1题，15分）1.一台He-Ne激光器，腔长L=30cm，反射镜均为平面镜，输出镜透过率T=1%(1)纵模频率间隔Δν(2)若增益线宽等于Δν(3)若激光器输出功率P=1mW，光束截面直径答案(1)纵模频率间隔Δνq=