激光考试试题及答案

激光考试试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1.在激光产生过程中，最重要的条件是（）A.光放大B.粒子数反转C.光学谐振腔D.泵浦源答案B2.氦氖激光器的激光谱线主要集中在（）A.红外波段B.可见光波段C.紫外波段D.X射线波段答案B3.谐振腔的稳定性条件为（）A.gB.0C.gD.g答案B4.TEM​00模高斯光束的光斑半径wA.双曲线B.抛物线C.高斯函数D.指数函数答案A5.红宝石激光器采用的泵浦方式是（）A.电泵浦B.光泵浦C.化学泵浦D.热泵浦答案B6.调Q技术的直接目的是获得（）A.高能量B.高峰值功率C.高平均功率D.高重复频率答案B7.Nd:YAG激光器的工作物质是（）A.掺钕钇铝石榴石B.掺钕钒酸钇C.掺钕磷酸盐玻璃D.掺钕氟化钇答案A8.下列哪些方法可以改变激光的偏振状态？（）A.波片B.偏振片C.双折射晶体D.以上都是答案D9.在CO​2A.扩散冷却B.振动–振动弛豫C.振动–平动弛豫D.辐射跃迁答案C10.激光器输出波长的选择主要由（）决定。A.增益介质发光波长B.谐振腔的选频作用C.泵浦功率大小D.冷却方式答案B二、填空题（每空2分，共20分）1.激光的三个基本特性是（）、（）、（）。答案方向性好、单色性好、相干性好2.谐振腔的主要损耗包括（）、（）、（）、（）。答案衍射损耗、透射损耗、散射损耗、吸收损耗3.高斯光束的q参数定义为（）。答案14.实现粒子数反转的必要手段是（）。答案泵浦5.一台激光器通常由（）、（）、（）三个基本部分组成。答案工作物质、泵浦源、光学谐振腔三、简答题（每题5分，共20分）1.简述受激辐射与自发辐射的主要区别。答案自发辐射是原子在无外界光场作用下从高能级自发跃迁到低能级，辐射出光子，该光子的频率、相位、偏振方向是随机的；受激辐射是原子在外来光子的诱导下从高能级跃迁到低能级，辐射出与外来光子同频率、同相位、同偏振方向的光子，产生光放大效应。2.写出谐振腔的稳定性条件，并说明三种腔型（稳定腔、临界腔、非稳腔）对应g参数的取值范围。答案稳定性条件：0<g1g2<1•稳定腔：0<•临界腔：g1g2•非稳腔：g1g23.简述调Q技术的基本原理。答案调Q技术通过改变谐振腔的品质因数Q值来控制激光振荡的建立。在泵浦初期使腔处于低Q状态（高损耗），抑制激光振荡，使激活介质上能级粒子数大量积累；当粒子数积累到最大值时，突然使Q值升高（低损耗），振荡迅速建立，在极短时间内释放大量能量，形成高峰值功率的巨脉冲输出。4.写出高斯光束远场发散角θ与束腰半径w0及波长λ答案θ四、计算题（每题10分，共30分）1.一平凹谐振腔，腔长L=30 cm，凹面镜曲率半径R1=60答案解：g1=1−LR12.已知某高斯光束的束腰半径w0=0.5 mm，波长λ答案解：z=50 cm=0.5 m，3.一台He-Ne激光器输出波长λ=632.8 答案解：光子能量E=hν=hcλ，h=6.626×10五、论述题（10分）论述提高激光器输出功率的主要途径。答案：提高激光器输出功率的主要途径包括：1.提高泵浦效率：采用更匹配的泵浦源（如LD泵浦替代闪光灯泵浦）或优化泵浦光耦合方式，提高泵浦光利用率。2.优化谐振腔设计：选用低损耗光学元件，调整腔参数（如腔长、镜面反射率）使输出耦合最佳，减少腔内损耗。3.改善冷却系统：采用高效冷却方式（如水冷、风冷或传导冷却），防止工作物质过热导致热透镜效应和效率下降。4.合理选择工作物质：选择具有高增益、良好热性能的工作物质（如Nd:YAG、Yb:YAG），并优化掺杂浓度。5.采用级联放大结构：单台振荡器功率有限，可通过多级放大器（如MOPA结构）逐步放大光功率。6.使用调Q