08激光原理与技术试卷B

0808 激光原理与技术试卷激光原理与技术试卷 B B D D 1.1. 2 2 3 3 2. 2.均匀加宽指的是引起加宽的物理因素对各个原子是均匀加宽指的是引起加宽的物理因素对各个原子是 等同的等同的, , 。。 3. 3.入射光强和饱和光强相比拟时，入射光强和饱和光强相比拟时， 增益随入射光强的增加而减少，增益随入射光强的增加而减少， 称称增益饱和增益饱和现现 象。象。 1212．方形镜的．方形镜的TEM mnq 模式沿模式沿x方向有方向有mm条节线，没条节线，没y方向有方向有n n条节线条节线. . 二二. .单项选择题（每题单项选择题（每题 2 2 分，共分，共 1010 分）分） 1.1. 关于高斯光束的说法，不正确的是关于高斯光束的说法，不正确的是（（）） (A)(A)束腰处的等相位面是平面；束腰处的等相位面是平面；(B)(B)无穷处的等相位面是平面无穷处的等相位面是平面；； (C)(C)相移只含几何相移部分；相移只含几何相移部分；( (D)D)横向光强分布是不均匀的。横向光强分布是不均匀的。 2.2. 下列各模式中，和圆型共焦腔的模下列各模式中，和圆型共焦腔的模TEM m,n,q 有相同频率的是有相同频率的是（（A A）） (A)(A)TEM m2,n,q1 ；；(B)(B)TEM m2,n,q ；； (C)(C)TEM m1,n,q1 ；；( (D)D)TEM m2,n1,q1 。。 3. 3.下列各种特性中哪个特性可以概括激光的本质特性（下列各种特性中哪个特性可以概括激光的本质特性（C C ）） (A)(A)单色性单色性；；(B)(B)相干性相干性；； (C)(C)高光子简并度高光子简并度；；( (D)D)方向性方向性。。 4.4. 下列加宽机制中，不属于均匀加宽的是下列加宽机制中，不属于均匀加宽的是（（B B ）） (A)(A)自然加宽；自然加宽；(B)(B)晶格缺陷加宽；晶格缺陷加宽； (C)(C)碰撞加宽；碰撞加宽；( (D)D)晶格振动加宽晶格振动加宽。。 5.5. 下列方法中，不属于横模选择的是下列方法中，不属于横模选择的是（（D D ）） (A)(A)小孔光阑选模；小孔光阑选模；(B)(B) 非稳腔选模；非稳腔选模； (C)(C) 谐振腔参数谐振腔参数 g,N 选择法；选择法；( (D)D)行波腔法。行波腔法。 三、简答题（每题三、简答题（每题 4 4 分，共分，共 2020 分）分） 4 4 1. 1.损耗的大小是评价谐振腔的一个重要指标，也是腔模理论的重要研究课题，试问损耗的大小是评价谐振腔的一个重要指标，也是腔模理论的重要研究课题，试问 光学谐振腔的损耗大致包含哪几个方面？光学谐振腔的损耗大致包含哪几个方面？ 腔不完全反射引起的损耗腔不完全反射引起的损耗几何偏折损耗几何偏折损耗固有损耗（散射等）固有损耗（散射等）衍射损耗衍射损耗 2.2. 说出以下几个物理量所表示的名称。说出以下几个物理量所表示的名称。 g：：：：  F n t ~ Wg N21  0s  21 平面宽度平面宽度 3.3. 光具有波粒二象性，试简要写出光子的基本性质。光具有波粒二象性，试简要写出光子的基本性质。 光子具有运动质量光子具有运动质量 动量动量 能量能量 自旋自旋 偏振态偏振态 4 4．四能级系统激光工作物质的能级简图如下，能否写出该系统的速率方程组？（已．四能级系统激光工作物质的能级简图如下，能否写出该系统的速率方程组？（已 知发射截面知发射截面 21 v,v 0 ，光速 ，光速V，第，第l个模的光子寿命为个模的光子寿命为 Rl ，统计权重，统计权重f 1 ，，f 2 ，设，设E i 对对 应的集居数密度为应的集居数密度为n i ，，i  0,1,2,3）） dn3  dt dn 0 dt dN l dt 5 5 dn2  dt ne2 5 5．根据半经典理论，电极化系数为．根据半经典理论，电极化系数为，分别求出其实部和虚，分别求出其实部和虚 m 0 2 0  0 i 0 部。并说明实部和虚部分别和哪两个物理量有直接对应关系？部。并说明实部和虚部分别和哪两个物理量有直接对应关系？ 四四. .计算题（本大题共计算题（本大题共 4040 分，每题分，每题 8 8 分）分） 1.1. 激光器的谐振腔有一曲率半径为激光器的谐振腔有一曲率半径为 1 1m的凸面镜和半径为的凸面镜和半径为 2 2m的凹面镜组成，工作的凹面镜组成，工作 物质长物质长 0.50.5m，其折射率为，其折射率为 1.601.60，求腔长在什么范围内是稳定腔？，求腔长在什么范围内是稳定腔？ 2.2. 某高斯光束的束腰大小为某高斯光束的束腰大小为 0 1.2mm，， 632.8nm。求与束腰相距。求与束腰相距 1010m远处的远处的 光斑半径光斑半径及波前曲率半径及波前曲率半径R。。 6 6 3. 3.有频率为有频率为v 1 ，，v 2 的二强光入射，试求在均匀加宽情况下，的二强光入射，试求在均匀加宽情况下， （设频率为（设频率为v 1 ，，v 2 的光在的光在 介质内的平均强度为介质内的平均强度为I v1 ，，I v2 ）） （（6 6 分）分） （（1 1）） 频率为频率为v的弱光的增益系数表达式；的弱光的增益系数表达式； （（2 2）） 频率为频率为v 1 的强光的增益系数表达式。的强光的增益系数表达式。 4 4。。 长度为长度为10cm的红宝石棒置于长度为的红宝石棒置于长度为20cm的光谐振腔中，的光谐振腔中， 红宝石红宝石694.3nm谱线的自谱线的自 发辐射寿命发辐射寿命 s  4103S，均匀加宽线宽为，均匀加宽线宽为2105MH z ，光腔单程损耗因子，光腔单程损耗因子 0.2，， 求：求： （（1 1）中心频率处的发射截面。）中心频率处的发射截面。 （（4 4 分）分） （（2 2）中心频率处的阈值反转粒子数）中心频率处的阈值反转粒子数nt（（3 3 分）分） 5 5．一激光器输出光．一激光器输出光10.6m，， 0  3mm，用一，用一F  2cm的凸透镜聚焦，求欲得到的凸透镜聚焦，求欲得到  0  20m时透镜应放在什么位置。时透镜应放在什么位置。 7 7