附件：教学大纲的基本格式和内容
（教学大纲封面）
中山大学
本科教学大纲
学院（实体系）：理工学院
课程名称：激光原理与技术
二○○八年
激光原理与技术教学大纲
课程名称：（中文）激光原理与技术（英文） Principle and Technology of Laser
课程类别：专业指选编号: 学时： 3
主编姓名：丘志仁单位：理工学院职称：副教授
主审姓名：单位：职称：
年级：2007
授课对象: 理工学院（本科）专业：物理学、逸仙班、
光信息
编写日期： 2010 年 3 月
一、课程目的与教学基本要求
（明确基本要求的三个档次，即牢固掌握、一般掌握和一般了解）
通过本课程的学习，牢固掌握激光产生的基本原理，包括激光产生和放大、模式选择以及频率稳定等原理技术和典型的激光系统的工作原理;并掌握激光调Q和锁模技术。
本课程的学习要求学生学习过固体物理，电动力学和部分原子物理基础知识。
二、课程内容
（含学时分配，学时分配要落实到“章”或“节”，并对各章节的重点、难点内容加以必要的说明）
第一章那么辐射的基础知识及激光束的基本特性（3.5个学时）
§1-1 光辐射的一般规律（1.5个学时）
1．辐射通量焦耳/秒=瓦（积分球）
2．辐射通量密度N 瓦/平方米
3．辐射能量密度ρ(ν OR λ)单位体积内包含的辐射能量
4．指定方向（与法线成Θ角的dΩ小锥体内）、面积A上的辐射通量：NAcosΘdΩ
5．朗伯定律：当N不依赖方向时，表面总辐射W=πNA
6．普朗克定律
7．单位面积的辐射通量密度
8．斯特藩-波尔兹曼定律
9．维恩位移定律----最大辐射强度波长
10．普通光源特点
11．光产生的方法和应用
§1-2 光与物质的相互作用-----辐射的能量的交换（1.5个学时）
1．热平衡时粒子数的分布（布居数）
2．辐射能量交换的三个基本过程
3．热平衡状态下三个基本过程所占比率
§1-3 激光束的基本特性（0.5个学时）
1．激光束的亮度
2．激光束的单色性
3．激光束的相干性
（1）空间相干性
（2）时间相干性
（3）衡量相干性的参数
第二章光学谐振腔（6.5个学时）
§2-1 闭合腔中的振荡模（1.5个学时）
1．敞开腔
2．闭合腔
3．模的特征
4．模参数的描述
（1）驻波条件
（2）一个模的表述
（3）模体积
（4）模密度
（5）振荡模总数
（6）实际空间振荡模密度
（7）例子
§2-2 开放式谐振腔的模间距及带宽（1.5个学时）
1．敞开式反射镜谐振腔-----光频区采用
2．纵模和横模
3．敞开腔与闭合腔模数比较
4．谐振腔的若干重要参数
（1）谐振腔的时间常数
（2）纵模间距
（3）谐振腔产生的带宽
（4）谐振腔品质因素Q
§2-3 谐振腔的稳定条件（0.5个学时）
1．几种特殊腔稳定性分析
（1）平行平面镜腔
（2）半球面镜腔
（3）共焦腔
2．一般情况下谐振腔的稳定条件
§2-4 谐振腔的特性（3个学时）
1．谐振腔的Q值（品质因子）
2．谐振腔的衍射损耗-----菲涅耳数N
3．谐振腔的模式场图
4．谐振腔参数计算------光斑直径、模体积、光束发散角（1）光斑面积与直径
（2）光束发散角
（3）模体积
（4）一般情况,R1,R2,L,ω1,ω2,θ的关系
（a）一般腔
（b）共焦腔
（c）平面-凹面腔
5．谐振腔的模频谱和谱线加宽与宽度
（1）谐振腔的模频谱
(a)曲率半径腔
(b)共焦腔
(c)对于非共焦腔
（2）谱线加宽与宽度
(a)均匀加宽
(b)非均匀加宽
(3)获得单频的措施
6．输出镜最佳透过率
第三章激光放大器与振荡器（15个学时）
§3-1 受激跃迁产生的吸收与放大（1个学时）
1．受激吸收产生的能量密度减小
2．受激发射产生的能量密度增大
3．热平衡与非热平衡和激光放大与振荡器的先决条件（1）N1>N2
（2）N1 （3）N1=N2 §3-2 产生粒子数反转的几种量子系统（2个学时） 1． 二能级系统（电抽运） 2． 三能级系统（光抽运） (1) 一般特性描述 (2) 过渡动力学与产生激光必须条件 (3) 例子：红宝石激光器 3． 四能级系统（固体工作物质，光抽运） (1) 一般特性 (2) 过渡动力学 (3) 四能级与三能级系统阈值抽运强度比较 (4) 例子：Nd:Y AG 激光器 4． 四能级系统（气体工作物质，电激励） (1) 一般描述 (2) 过渡动力学 (3) 例子：He-Ne 激光器 §3-3 行波激光放大器（2个学时） 1． 放大与增益 (1) 光放大倍数),(l G ν (2) 增益系数),(l v γ 2． 峰值放大Go (1) 自然谱线轮廓（洛仑兹轮廓，均匀加宽） (2) 热运动增宽谱线轮廓（高斯轮廓，非均匀加宽） (3) 影响Go 的因素 3． 典型激光放大器及例子 (a) 气体激光放大器 (b) 固体激光放大器 §3-4 再生谐振放大器和振荡阈值条件（3个学时） 1． 光强度放大与单渡越放大的关系 （1） 单次渡越放大 （a ） 单渡越相位增加 （b ） 单渡越光强放大倍数 （c ） 单渡越振幅放大 （2） 再生谐振放大器 （a ） 总振幅放大 （b ） 总光能量、总光功率或者光强度有限放大 （c ） 总光能量放大最大与最小值 2． 各放大最大与最小值间的频率间距及带宽 （1） 各放大最大与最小值间的频率间距 （2）光强度放大与带宽 3．振荡阈值条件 4．再生谐振放大器的例子 （1）He-Ne放大器 （a）无源腔 （b）对粒子数反转的要求 （c）单渡越放大及光强度放大依赖于频率的关系 （d）再生谐振放大器输出的谱线带宽 （2）固体红宝石放大器 （a）无源腔 （b）有源腔 §3-5 激光振荡器（3个学时） 1．激光振荡器与振荡阈值 2．阈值粒子数的反转密度 （1）阈值的其他表达式及阈值粒子反转密度 （2）自然线宽轮廓和热运动增宽轮廓的粒子数反转阈值密度 （a）自然线宽轮廓 （b）热运动增宽轮廓 3．谐振腔的输出谱线宽度 4．激光振荡器例子 （1）气体He-Ne激光器 （a）粒子数反转阈值 （b）阈值抽运功率 （c）电-激光转换效率 （d）每模光子数 （e）饱和单渡越增益 （f）激光输出谱线宽度 （2）固体红宝石激光器 （a）粒子数反转阈值 （b）阈值抽运功率 （c）每模光子数 （d）饱和单渡越增益 （e）激光输出谱线宽度 §3-6 激光器的频率特性和稳频与模式选择原理（4个学时） 1．非均匀谱线增宽多模振荡 （1）烧孔效应 （2）单模振荡、兰姆凹陷 （3）多模振荡 2．均匀谱线增宽多模振荡 （1）高气压气体激光器中均匀谱线增宽效应 （2）固体激光器中空间周期性粒子数反转分布 3．稳频原理 （1）影响激光频率稳定的因素 （2）激光器主动稳频的方法 （a）兰姆凹陷稳频法 (b)饱和吸收稳频法 (c)塞曼效应稳频法 （3）兰姆凹陷稳频原理 4．模式选择技术 （1）横模和纵模选择的意义 （2）横模选择的方法 （3）纵模选择的方法 第四章激光器调制（8个学时） §4-1 调制的基本概念（1个学时） 1．振幅调制 2．频率调制和相位调制（统称角度调制） 3．强度调制 4．其他调制 §4-2 电光调制（4.7个学时） 1．电光调制的物理基础 （a）电致折射率变化 （b）电光相位延迟 （c）光偏振态的变化 2．电光强度调制 （a）纵向电光调制 （b）横向电光调制 3．电光相位调制 4．评价调制器质量的几个指标 §4-3 声光调制（2个学时） 1．物理基础 2．声光调制器的典型结构原理 3．声光互作用的两种类型 （a）Raman-Nath型声光调制器 （b）Bragg型声光调制器 4．声光调制器的工作原理和调制带宽§4-4 直接调制（0.3个学时） 1．半导体激光器直接调制原理 2．半导体发光二极管的调制特性 第五章脉冲激光产生原理（12个学时） §5-1 概述——Q开关和锁模（1个学时） §5-2 Q开关的理论分析（2个学时） 1．Q开关激光器的速率方程及求解 2．巨脉冲的峰值功率、能量和脉冲宽度 （1）巨脉冲的峰值功率 （2）巨脉冲的能量 （3）巨脉冲的脉冲宽度 3．振荡前后粒子数反转密度比对输出功率、脉冲宽度和总体效率的影响§5-3 调Q技术原理与装置（3个学时） 1．电光调Q （1）带偏振器的电光调Q器件 （2）单块双45度电光调Q器件 （3）腔倒空 2．声光调Q （1）声光调Q的基本原理 （2）声光调Q器件的结构及设计 （3）声光腔倒空激光器 3．被动式饱和吸收调Q （1）可饱和吸收体的调Q原理和机制 （a）调Q原理和机制 （b）染料、色心晶体和半导体饱和吸收体 （2）染料激光器 §5-4 锁模原理与超短脉冲产生（6个学时） 1．激光器纵模输出特性 2．锁模基本原理 3．锁模的方法 （1）主动锁模 （2）被动锁模 （3）同步泵浦锁模 （4）自锁模 4．主动锁模激光器 （1）振幅调制锁模 （2）相位调制锁模 （3）主动锁模激光器的结构 5．被动锁模激光器 （1）固体激光器的被动锁模 （2）染料激光器的被动锁模 （3）对碰锁模激光器 6．同步泵浦锁模激光器 7．自锁模激光器 自锁模原理 8．超短脉冲压缩技术 9．单脉冲获取技术 10．脉冲宽度测量技术 11．其他激光器 现场教学实习（6个学时） 总复习、答疑（3个学时） 三、使用说明 （对各种教学环节的安排如：实验、实习、习题课、作业等以及本课程与其他相关课程的联系、分工等作必要说明） 教学过程结合实验室各种激光系统工作原理进行现场教学；习题作业。 四、主要参考书目 （要求推荐若干参考书，并注明书名、作者、出版社、版本、出版日期等） 教科书及主要参考书 1、《激光原理与技术应用》余振新编 2、《激光技术与应用》蓝信矩编 3、《激光原理》周炳琨等编著 4、《激光原理技术及应用》李相银等哈尔滨工业大学出版社2004年10月 5、《激光原理与技术》阎吉祥主编高等教育出版社2004年7月 6、Laser fundamentals，2nd edition，William T. Silfvast, University of Central Florida, Cambridge University Press, ISBN 0521833450, 2004。 7、Lasers and Electro-optics: Fundamentals and Engineering，Christopher C.Davis ，，世 界图书出版公司影印版，7-5062-3873-X，24开, 2004年9月 注：教学大纲一律使用A4纸，正文为小四号宋体。 激光原理及技术部分习题解答（陈鹤鸣） 第一章 4. 为使氦氖激光器的相干长度达到1km, 它的单色性0/λλ?应当是多少？ 解：相干长度C c L υ = ?，υ?是光源频带宽度 85 3*10/3*101C c m s Hz L km υ?=== 22 510 8 (/) 632.8*3*10 6.328*103*10/c c c c nm Hz c m s λλυυυυλλλυλ-=??=?=???=?== 第二章 4. 设一对激光能级为2121,,E E f f =，相应的频率为υ，波长为λ，能级上的粒子数密度分别为21,n n ，求： （1）当3000,300MHz T K υ= =时，21/?n n = （2）当1,300m T K λμ= =时，21/?n n = （3）当211,/0.1m n n λμ= =时，温度T=？ 解： T k E E b e n 121 2 n -- = 其中1 2**E E c h E c h -= ?=λ ν λ h c h == ?*E （1） （2） 10 * 425 .121 48 300 * 10 * 38 .1 10 10 *3 * 10 * 63 .6 1 223 6 8 34 ≈ = = = =- - - - - - - e e e n n T k c h b λ （3） K n n k c h b 3 6 23 8 34 1 2 10 * 26 .6 )1.0( ln * 10 * 10 * 8 .3 1 10 *3 * 10 * 63 .6 ln * T= - = - = - - - λ 9. 解：(1) 由题意传播1mm,吸收1%，所以吸收系数1 01 .0- =mm α (2) 0 1 01 100 366 0I . e I e I e I I. z= = = =- ? - α 即经过厚度为0.1m时光能通过36.6% 10.解： 09中等职业学校计算机应用基础教学大纲 一、课程性质与任务 计算机应用基础课程是中等职业学校学生必修的一门公共基础课。本课程的任务是：使学生掌握必备的计算机应用基础知识和基本技能，培养学生应用计算机解决工作与生活中实际问题的能力；使学生初步具有应用计算机学习的能力，为其职业生涯发展和终身学习奠定基础；提升学生的信息素养，使学生了解并遵守相关法律法规、信息道德及信息安全准则，培养学生成为信息社会的合格公民。 二、课程教学目标 1. 使学生进一步了解、掌握计算机应用基础知识，提高学生计算机基本操作、办公应用、网络应用、多媒体技术应用等方面的技能，使学生初步具有利用计算机解决学习、工作、生活中常见问题的能力。 2. 使学生能够根据职业需求运用计算机，体验利用计算机技术获取信息、处理信息、分析信息、发布信息的过程，逐渐养成独立思考、主动探究的学习方法，培养严谨的科学态度和团队协作意识。 3. 使学生树立知识产权意识，了解并能够遵守社会公共道德规范和相关法律法规，自觉抵制不良信息，依法进行信息技术活动。 三、教学内容结构 本课程的教学内容由基础模块、职业模块两个部分构成。 1. 基础模块（不含*号部分）是各专业学生必修的基础性内容和应该达到的基本要求；*号部分是为适应不同地区、不同对象的教学要求而设立的内容，学校可根据具体情况进行选择。基础模块总的教学时数为96～108学时。 2. 职业模块为限定选修内容，是结合基础模块进行的计算机综合应用能力训练，教学时数为32～36学时。职业模块旨在提升学生在工作、生活中应用计算机的能力，教学中可根据需要选择内容。 四、教学内容与要求 （一）本大纲对教学要求的层次表述 1. 对知识的教学要求分为了解、理解和掌握三个层次。 了解：指对知识有感性的、初步的认识。 理解：指对基本概念、基本知识有一定的理性认识，能用正确的语言进行叙述和解释。 掌握：在理解的基础上，能够解决与所学知识相关的应用问题。 2. 对技能的教学要求分为会操作和熟练操作两个层次。 华南农业大学期末考试试卷（B 卷） 2008～2009学年第一学期 考试科目：激光原理与技术 考试类型：（闭卷） 考试时间：120分钟 姓名 年级专业 学号 一.填空题（每空2分，共30分） 1. 设小信号增益系数为0g ，平均损耗系数为α，则激光器的振荡条件为 g o > α 。 2. 相格 是相空间中用任何实验所能分辨的最小尺度。 3. 四能级系统中，设3E 能级向2E 能级无辐射跃迁的量子效率为1η，2E 能级向1E 能 级跃迁的荧光效率为2η，则总量子效率为 。。 4. 当统计权重21f f =时，两个爱因斯坦系数12B 和21B 的关系为 B 12=B 21 。 5. 从光与物质的相互作用的经典模型，可解释 色散 现象和 物质对光的 吸收 现象。 6. 线型函数的归一化条件数学上可写成 。 7. 临界腔满足的条件是 g1g2=1 或 g1g2=0 。 8. 把开腔镜面上的经过一次往返能再现的稳态场分布称为开腔的 自再现模 。 9. 对平面波阵面而言，从一个镜面中心看到另一个镜面上可以划分的菲涅耳半周期 带的数目称为 菲涅耳数 。 10. 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, 。 11. 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，称 增益饱和 现 象。 12．方形镜的mnq TEM 模式沿x 方向有 m 条节线，没y 方向有 n 条节线. 二.单项选择题（每题2分，共10分） 1. 关于高斯光束的说法，不正确的是（ ） (A)束腰处的等相位面是平面； (B)无穷处的等相位面是平面； (C)相移只含几何相移部分； (D)横向光强分布是不均匀的。 2. 下列各模式中，和圆型共焦腔的模q n m TEM ,,有相同频率的是（A ） (A)1,,2-+q n m TEM ； (B) q n m TEM ,,2+； (C) 1,,1-+q n m TEM ； (D) 1,1,2-++q n m TEM 。 3. 下列各种特性中哪个特性可以概括激光的本质特性（C ） (A)单色性； (B)相干性； (C)高光子简并度； (D)方向性。 4. 下列加宽机制中，不属于均匀加宽的是（B ） (A)自然加宽； (B)晶格缺陷加宽； (C)碰撞加宽； (D)晶格振动加宽。 5. 下列方法中，不属于横模选择的是（D ） (A)小孔光阑选模； (B) 非稳腔选模； (C) 谐振腔参数N g ,选择法； (D)行波腔法。 三、简答题（每题4分，共20分） 激光原理及应用[陈家璧主编] 一、填空题（20分，每空1分） 1、爱因斯坦提出的辐射场与物质原子相互作用主要有三个过程，分别是（自发辐射）、（受激吸收）、（受激辐射）。 2、光腔的损耗主要有（几何偏折损耗）、（衍射损耗）、（腔镜反射不完全引起的损耗）和材料中的非激活吸收、散射、插入物损耗。 3、激光中谐振腔的作用是（模式选择）和（提供轴向光波模的反馈）。 4、激光腔的衍射作用是形成自再现模的重要原因，衍射损耗与菲涅耳数有关，菲涅耳数的近似表达式为（错误！未找到引用源。），其值越大，则衍射损耗（愈小）。 5、光束衍射倍率因子文字表达式为（错误！未找到引用源。）。 6、谱线加宽中的非均匀加宽包括（多普勒加宽），（晶格缺陷加宽）两种加宽。 7、CO2激光器中，含有氮气和氦气，氮气的作用是（提高激光上能级的激励效率），氦气的作用是（有助于激光下能级的抽空）。 8、有源腔中，由于增益介质的色散，使纵横频率比无源腔频率纵模频率更靠近中心频率，这种现象叫做（频率牵引）。 9、激光的线宽极限是由于（自发辐射）的存在而产生的，因而无法消除。 10、锁模技术是为了得到更窄的脉冲，脉冲宽度可达（错误！未找到引用源。）S，通常有（主动锁模）、（被动锁模）两种锁模方式。 二、简答题（四题共20分，每题5分） 1、什么是自再现？什么是自再现模？ 开腔镜面上的经一次往返能再现的稳态场分布称为开腔的自在现摸 2、高斯光束的聚焦和准直，是实际应用中经常使用的技术手段，在聚焦透镜焦距F一定的条件下，画出像方束腰半径随物距变化图，并根据图示简单说明。 3、烧孔是激光原理中的一个重要概念，请说明什么是空间烧孔？什么是反转粒子束烧孔？ 4、固体激光器种类繁多，请简单介绍2种常见的激光器（激励方式、工作物质、能级特点、可输出光波波长、实际输出光波长）。 三、推导、证明题（四题共40分，每题10分） 《电子表格基本操作》说课稿 各位评委老师，你们好！我今天我说课的题目是《电子表格基本操作》。本节课出自高等教育出版社出版的《计算机应用基础》第3版（windows7 +Office2010）课本中第五章第2节。我将分六个阶段完成说课：一、教材分析；二、学情分析； 三、说教法；四、学法；五、教学过程分析。 一、学情分析 中等职业学校的学生的共性是对理论知识学习兴趣不高，学习比较被动，自主学习能力比较差，但对计算机这门课程还是充满好奇心，由于进校学生来源不同，刚接触应用软件不久，一般还没有真正掌握学习应用软件操作的方法，技能基础和个性差异大。本课设计的任务要顾及到学生的学习兴趣之外，更注重实用性，并对学生的技能基础和个体差异进行考虑。 二、教材分析 （一）教材的地位和作用 Excel是办公自动化教程中的一个重要组件，是一种以“表格”形式管理和分析数据的软件。Excel2010的全新改版增强了它的功能，而且操作界面新颖，给用户全新的体验。在这种全新感受的驱使下会让学生产生强烈的兴趣。本节内容主要讲解的是电子表格处理软件基本操作。这个知识点是为以后学习表格数据的处理打基础，所以是学习Excel的一个重点。因此，无论是从教材编排来看，还是从实际需要来看，本节的内容都非常重要。 （二）、教学目标 我根据学生的认知结构、学习现状及教学大纲的要求，制定如下教学目标：1．知识目标 （1）掌握编辑工作表数据的方法，包括删除或插入单元格、行或列。 （2）掌握调整行高与列宽；复制与粘贴单元格等。 （3）掌握管理工作薄的方法，包括在工作簿里创建，复制和移动工作表。 2.能力目标 （1）培养学生主动观察思考问题的能力、创新能力。 （2）培养学生的自主学习能力、小组协作学习能力。 3.情感目标 （1）培养学生认真、细致的学习态度。 （2）通过发现问题、解决问题的过程，培养学生合作精神，增强学生的求知欲和对学习计算机的热情。 （三）、教学重点和难点 1．教学重点： (1) 灵活运用删除或插入单元格、行或列的操作方法，会根据需要快速和精确方式调整工作表的行高与列宽。 (2) 能熟练复制、粘贴和移动单元格。 (3) 会熟练创建，复制和移动工作表。 2．教学难点： 掌握工作表数据的编辑方法。 三、教学策略 因为信息技术课是一门“知识性与技能性相结合”的基础工具课，必须培养学生灵活运用所学知识的能力。如果采用传统的“教师教，学生学”的教学方法， 2006-2007学年第1学期《激光原理与技术》B卷试题答案 1 .填空题（每题4分）[20] 1.1激光的相干时间T和表征单色性的频谱宽度△V之间的关系 为 1/ c 1.2 一台激光器的单色性为5X10-10,其无源谐振腔的Q值是_2x109 1.3如果某工作物质的某一跃迁波长为100nm的远紫外光，自发跃迁几率A10等于105S1，该跃迁的受激 辐射爱因斯坦系数B10等于6x1010 m3^2^ 1.4设圆形镜共焦腔腔长L=1m，若振荡阈值以上的增益线宽为80 MHz判断可能存在两个振荡频率。 1.5对称共焦腔的1（A D）_1_,就稳定性而言，对称共焦腔是稳定______________ 空。 2.问答题（选做4小题，每小题5分）[20] 2.1何谓有源腔和无源腔？如何理解激光线宽极限和频率牵引效应？ 有源腔：腔内有激活工作物质的谐振腔。无源腔：腔内没有激活工作物质的谐振腔。 激光线宽极限：无源腔的线宽极限与腔内光子寿命和损耗有关: 九'；有源腔由于受到自发辐射影响，净损耗不等于零，自发辐射的随机相位造成输出激光的线宽极限 n2t 2 ( C)h 0 ------------------- 。 n t Rut 频率牵引效应：激光器工作物质的折射率随频率变化造成色散效应，使得振荡模的谐振频率总是偏离无源腔 相应的模的频率，并且较后者更靠近激活介质原子跃迁的中心频率。这种现象称为频率牵引效应。 2.2写出三能级和四能级系统的激光上能级阈值粒子数密度，假设总粒子数密度为n阈值反转粒子数密 度为n t. 三能级系统的上能级阈值粒子数密度n 2t n n ——-;四能级系统的上能级阈值粒子数密度2 n2t n t 。 2.3产生多普勒加宽的物理机制是什么？ 多普勒加宽的物理机制是热运动的原子（分子）对所发出（或吸收）的辐射的多普勒频移。 2.4均匀加宽介质和非均匀加宽介质中的增益饱和有什么不同？分别对形成的激光振荡模式有何影响? 均匀加宽介质：随光强的增加增益曲线会展宽。每个粒子对不同频率处的增益都有贡献，入射的强光不仅使自身的增益系数下降，也使其他频率的弱光增益系数下降。满足阀值条件的纵模在振荡过程中互相竞争，结果总是靠近中心频率的一个纵模得胜，形成稳定振荡，其他纵模都 1.3 如果微波激射器和激光器分别在λ＝10μm ，＝5×10－ 1μm 输出1W 连续功率，试问每秒钟从激光上能级向下能级跃迁的粒子数是多少？ 解：若输出功率为P ，单位时间内从上能级向下能级跃迁的粒子数为n ，则： 由此可得： 其中346.62610J s h -=??为普朗克常数， 8310m/s c =?为真空中光速。 所以，将已知数据代入可得： =10μm λ时： 19-1=510s n ? =500nm λ时： 18-1=2.510s n ? =3000MHz ν时： 23-1=510s n ? 1.4设一光子的波长＝5×10－ 1μm ，单色性λ λ ?＝10－ 7，试求光子位置的不确定量x ?。若光子的波长变为5×10－ 4μm （x 射线）和5 ×10 －18 μm （γ射线），则相应的x ?又是多少 m m x m m m x m m m x m h x h x h h μμλμμλμλλμλλ λλλλλλλλ 11171863462122 1051051051051051051055/105////0 /------?=?=???=?=?=???=?==?=???=?=?P ≥?≥?P ??=P?=?P =?P +P?=P 1.7如果工作物质的某一跃迁波长为100nm 的远紫外光，自发跃迁几率A 10等于105S － 1，试问：（1）该跃迁的受激辐射爱因斯坦系数B 10是多少？（2）为使受激跃迁几率比自发跃迁几率大三倍，腔内的单色能量密度ρ应为多少？ c P nh nh νλ==P P n h hc λ ν= = 1.8如果受激辐射爱因斯坦系数B10＝1019m3s－3w－1，试计算在（1）λ＝6 m（红外光）；（2）λ＝600nm（可见光）；（3）λ＝60nm（远紫外光）；（4）λ＝0.60nm（x射线），自发辐射跃迁几率A10和自发辐射寿命。又如果光强I＝10W/mm2，试求受激跃迁几率W10。 2.1证明，如习题图2.1所示，当光线从折射率η1的介质，向折射率为η2的介质折射时，在曲率半径为R的球面分界面上，折射光线所经受的变换矩阵为 其中，当球面相对于入射光线凹（凸）面时，R取正（负）值。 习题 《激光原理与技术》习题一 班级 序号 姓名 等级 一、选择题 1、波数也常用作能量的单位，波数与能量之间的换算关系为1cm -1 = eV 。 （A ）1.24×10-7 (B) 1.24×10-6 (C) 1.24×10-5 (D) 1.24×10-4 2、若掺Er 光纤激光器的中心波长为波长为1.530μm ，则产生该波长的两能级之间的能量间 隔约为 cm -1。 （A ）6000 (B) 6500 (C) 7000 (D) 10000 3、波长为λ=632.8nm 的He-Ne 激光器，谱线线宽为Δν=1.7×109Hz 。谐振腔长度为50cm 。假 设该腔被半径为2a=3mm 的圆柱面所封闭。则激光线宽内的模式数为 个。 （A ）6 (B) 100 (C) 10000 (D) 1.2×109 4、属于同一状态的光子或同一模式的光波是 . (A) 相干的 (B) 部分相干的 (C) 不相干的 (D) 非简并的 二、填空题 1、光子学是一门关于 、 、 光子的科学。 2、光子具有自旋，并且其自旋量子数为整数，大量光子的集合，服从 统计分布。 3、设掺Er 磷酸盐玻璃中，Er 离子在激光上能级上的寿命为10ms ，则其谱线宽度为 。 三、计算与证明题 1．中心频率为5×108MHz 的某光源，相干长度为1m ，求此光源的单色性参数及线宽。 2．某光源面积为10cm 2，波长为500nm ，求距光源0.5m 处的相干面积。 3．证明每个模式上的平均光子数为 1 )/ex p(1 kT hv 。 《激光原理与技术》习题二 班级 姓名 等级 一、选择题 1、在某个实验中，光功率计测得光信号的功率为-30dBm ，等于 W 。 （A ）1×10-6 (B) 1×10-3 (C) 30 (D) -30 2、激光器一般工作在 状态. (A) 阈值附近 (B) 小信号 (C) 大信号 (D) 任何状态 二、填空题 1、如果激光器在=10μm λ输出1W 连续功率，则每秒从激光上能级向下能级跃迁的粒子数 是 。 2、一束光通过长度为1m 的均匀激励的工作物质。如果出射光强是入射光强的两倍，则该物 质的增益系数为 。 三、问答题 1、以激光笔为例，说明激光器的基本组成。 2、简要说明激光的产生过程。 3、简述谐振腔的物理思想。 4、什么是“增益饱和现象”？其产生机理是什么？ 四、计算与证明题 1、设一对激光能级为2E 和1E (设g 1=g 2)，相应的频率为ν(波长为λ)，能级上的粒子数密度分 别为2n 和1n ，求 (a) 当ν=3000MHz ，T=300K 时，21/?n n = (b) 当λ=1μm ，T=300K 时，21/?n n = (c) 当λ=1μm ，21/0.1n n =时，温度T=？ 2、设光振动随时间变化的函数关系为 （v 0为光源中心频率）， 试求光强随光频变化的函数关系，并绘出相应曲线。 ? ??<<=其它,00),2exp()(00c t t t v i E t E π 电子表格练习题 1、创建学生成绩单 学生成绩单 2004-7-10 1、操作程序说明 （1）启动Excel及汉字输入方法； （2）按试题容输入； （3）总评成绩必须是公式计算，总评成绩的算法是：平时成绩占10%、期中成绩占20%、期末成绩占70%； （4）按下列要求进行排版：标题为黑体、20号字、合并及居中、不加边框；列标题为居中对齐；正文加边框；“”一列分散对齐；备注中的容合并及居中，自动换行； （5）在C盘下创建文件夹，文件夹名为自己所抽取的技能现场号；把工作簿保存到自己创建的文件 夹中，文件名为自己所抽取的技能现场号。 2、创建员工奖金表 好汉公司员工一季度奖金表 2004-4-2 三、操作程序规定及说明 1、操作程序说明 （1）启动Excel及汉字输入方法； （2）按试题容输入； （3）手动输入公式计算平均每月 （4）按下列要求进行排版：标题为隶书、20号字、合并及居中、无边框；列标题为粗体、14号字、居中对齐；正文居中对齐、字体、字号为默认； （5）在C盘下创建文件夹，文件夹名为自己所抽取的技能现场号；把工作簿保存到自己创建的文件夹中，文件名为自己所抽取的技能现场号。 3、设置条件格式 三国学生成绩单 三、操作程序规定及说明 1、操作程序说明 （1）启动Excel 及汉字输入法； （2）按试题容输入工作表；平均成绩要求用公式计算； （3）按要求设置格式：标题为合并及居中、华文宋体、20号字、无边框；列标题采用华文行楷、16号字，居中对齐；行标志采用华文新、14号字、分散对齐，正文采用居中对齐方式，其它 正文采用默认格式；按要求设置条件格式：90分以上（含90分）的成绩显示成粗体、深蓝色； 60-90之间的（含60分，不含90分）显示绿色；低于60分的显示粗体、红色； （4）在C盘下创建文件夹，文件夹名为自己所抽取的技能现场号；把工作簿保存到自己创建的文件夹中，文件名为自己所抽取的技能现场号。 激光原理与激光技术习题答案 习题一 (1)为使氦氖激光器的相干长度达到1m ，它的单色性?λ/λ应为多大？ 解： 1010 1032861000 106328--?=?=λ=λ λ?=.L R c (2) λ=5000?的光子单色性?λ/λ=10-7，求此光子的位置不确定量?x 解： λ=h p λ?λ=?2h p h p x =?? m R p h x 510 1050007 10 2=?=λ=λ?λ=?=?-- (3)CO 2激光器的腔长L=100cm ，反射镜直径D=1.5cm ，两镜的光强反射系数分别为r 1=0.985,r 2=0.8。求由衍射损耗及输出损耗分别引起的δ、τc 、Q 、?νc (设n=1) 解： 衍射损耗: 1880107501 106102 262.) .(.a L =???=λ=δ-- s ..c L c 881075110318801-?=??=δ=τ 6 86 8 10113107511061010314322?=??????=πντ=--....Q c MHz .Hz ...c c 19101910 75114321216 8 =?=???=πτ= ν?- 输出损耗: 119080985050212 1.)..ln(.r r ln =??-=-=δ s ..c L c 8 81078210 311901-?=??=δ=τ 6 86810 964107821061010314322?=??????=πντ=--....Q c MHz .Hz ...c c 7510751078214321216 8 =?=???=πτ= ν?- (4)有一个谐振腔，腔长L=1m ，两个反射镜中，一个全反，一个半反，半反镜反射系数r=0.99，求在1500MHz 的范围内所包含的纵模个数，及每个纵模的线宽(不考虑其它损耗) 解： MHz Hz .L c q 15010511 2103288=?=??==ν? 11]11501500 []1[=+=+ν?ν?=?q q 005.02 01 .02=== T δ s c L c 781067.610 3005.01 -?=??== δτ MHz c c 24.010 67.614.321 217 =???= = -πτν? (5) 某固体激光器的腔长为45cm ，介质长30cm ，折射率n=1.5，设此腔总的单程损耗率0.01π，求此激光器的无源腔本征纵模的模式线宽。 《激光原理与技术》习题一 班级序号姓名等级 一、选择题 1、波数也常见作能量的单位, 波数与能量之间的换算关系为1cm-1 = eV。 ( A) 1.24×10-7 (B) 1.24×10-6 (C) 1.24×10-5 (D) 1.24×10-4 2、若掺Er光纤激光器的中心波长为波长为1.530μm, 则产生该波长的两能级之间的能量 间隔约为 cm-1。 ( A) 6000 (B) 6500 (C) 7000 (D) 10000 3、波长为λ=632.8nm的He-Ne激光器, 谱线线宽为Δν=1.7×109Hz。谐振腔长度为50cm。 假设该腔被半径为2a=3mm的圆柱面所封闭。则激光线宽内的模式数为个。 ( A) 6 (B) 100 (C) 10000 (D) 1.2×109 4、属于同一状态的光子或同一模式的光波是 . (A) 相干的 (B) 部分相干的 (C) 不相干的 (D) 非简并的 二、填空题 1、光子学是一门关于、、光子的科学。 2、光子具有自旋, 而且其自旋量子数为整数, 大量光子的集合, 服从统计分布。 3、设掺Er磷酸盐玻璃中, Er离子在激光上能级上的寿命为10ms, 则其谱线宽度 为。 三、计算与证明题 1．中心频率为5×108MHz的某光源, 相干长度为1m, 求此光源的单色性参数及线宽。 2．某光源面积为10cm 2, 波长为500nm, 求距光源0.5m 处的相干面积。 3．证明每个模式上的平均光子数为 1 )/ex p(1-kT hv 。 《激光原理与技术》习题二 班级 姓名 等级 一、 选择题 1、 在某个实验中, 光功率计测得光信号的功率为-30dBm, 等于 W 。 ( A) 1×10-6 (B) 1×10-3 (C) 30 (D) -30 2、 激光器一般工作在 状态. (A) 阈值附近 (B) 小信号 (C) 大信号 (D) 任何状态 二、 填空题 1、 如果激光器在=10μm λ输出1W 连续功率, 则每秒从激光上能级向下能级跃迁的粒子数 是 。 2、 一束光经过长度为1m 的均匀激励的工作物质。如果出射光强是入射光强的两倍, 则该物 质的增益系数为 。 三、 问答题 1、 以激光笔为例, 说明激光器的基本组成。 2、 简要说明激光的产生过程。 3、 简述谐振腔的物理思想。 4、 什么是”增益饱和现象”? 其产生机理是什么? 四、 计算与证明题 1、 设一对激光能级为2E 和1E (设g 1=g 2), 相应的频率为ν(波长为λ), 能级上的粒子数密度 分别为2n 和1n , 求 (a) 当ν=3000MHz , T=300K 时, 21/?n n = 激光原理及技术部分习题解答（鹤鸣） 第一章 4. 为使氦氖激光器的相干长度达到1km, 它的单色性0/λλ?应当是多少？ 解：相干长度C c L υ = ?，υ?是光源频带宽度 85 3*10/3*101C c m s Hz L km υ?=== 22 510 8 (/) 632.8*3*10 6.328*103*10/c c c c nm Hz c m s λλυυυυλλλυλ-=??=?=???=?== 第二章 4. 设一对激光能级为2121,,E E f f =，相应的频率为υ，波长为λ，能级上的粒子数密度分别为 21,n n ，求： （1）当3000,300MHz T K υ= =时，21/?n n = （2）当1,300m T K λμ= =时，21/?n n = （3）当211,/0.1m n n λμ= =时，温度T=？ 解： T k E E b e n 121 2 n --= 其中1 2**E E c h E c h -=?=λ ν λ h c h == ?*E （1） （2）010*425.12148300 *10*38.11010*3* 10 *63.61 2 236 8 34 ≈====--- ----e e e n n T k c h b λ （3） K n n k c h b 3 6 238341 210*26.6)1.0(ln *10*10*8.3110*3*10*63.6ln *T =-=-=---λ 9. 解：(1) 由题意传播1mm,吸收1%，所以吸收系数101.0-=mm α (2) 010010100003660I .e I e I e I I .z ====-?-α 即经过厚度为0.1m 时光能通过36.6% 10. 解： m /..ln .G e .e I I G .Gz 6550314 013122020===?=? 2006-2007学年 第1学期 《激光原理与技术》B 卷 试题答案 1． 填空题(每题4分)[20] 激光的相干时间τc 和表征单色性的频谱宽度Δν之间的关系为___1c υτ?= 一台激光器的单色性为5x10-10，其无源谐振腔的Q 值是_2x109 如果某工作物质的某一跃迁波长为100nm 的远紫外光，自发跃迁几率A 10等于105 S -1，该跃迁的受激辐射爱因斯坦系数B 10等于_____6x1010 m 3s -2J -1 设圆形镜共焦腔腔长L=1m ，若振荡阈值以上的增益线宽为80 MHz ，判断可能存在_两_个振荡频率。 对称共焦腔的 =+)(2 1 D A _-1_，就稳定性而言，对称共焦腔是___稳定_____腔。 2. 问答题(选做4小题，每小题5分)[20] 何谓有源腔和无源腔如何理解激光线宽极限和频率牵引效应 有源腔：腔内有激活工作物质的谐振腔。无源腔：腔内没有激活工作物质的谐振腔。 激光线宽极限：无源腔的线宽极限与腔内光子寿命和损耗有关：122' c R c L δ υπτπ?= = ；有源腔由于受到自发辐射影响，净损耗不等于零，自发辐射的随机相位造成输出激光的线宽极限 220 2()t c s t out n h n P πυυυ?= ?。 频率牵引效应：激光器工作物质的折射率随频率变化造成色散效应，使得振荡模的谐振频率总是偏离无源腔相应的模的频率，并且较后者更靠近激活介质原子跃迁的中心频率。这种现象称为频率牵引效应。 写出三能级和四能级系统的激光上能级阈值粒子数密度，假设总粒子数密度为n ，阈值反转粒子数密度为 n t. 三能级系统的上能级阈值粒子数密度22 t t n n n += ；四能级系统的上能级阈值粒子数密度2t t n n ≈。 产生多普勒加宽的物理机制是什么 多普勒加宽的物理机制是热运动的原子（分子）对所发出（或吸收）的辐射的多普勒频移。 均匀加宽介质和非均匀加宽介质中的增益饱和有什么不同分别对形成的激光振荡模式有何影响 均匀加宽介质：随光强的增加增益曲线会展宽。每个粒子对不同频率处的增益都有贡献，入射的强光不仅使自身的增益系数下降，也使其他频率的弱光增益系数下降。满足阀值条件的纵模 《Excel电子表格》教学大纲 课程名称：EXCEL电子表格软件 课程类别：必修 前导课程：计算机应用基础知识 总学时：90学时（其中讲课：54学时，上机操作：36学时） 教材名：EXCEL教程（北京市教委推荐教材） 授课对象：非计算机专业学生 教学目的： 使学生掌握应用EXCEL电子表格软件的技能，并参加2001年北京地区普通高校班非计算机专业学生计算机水平测试。 课程简介： 从讲述EXCEL电子表格的基本概念和基本操作入手，列举大量实例，全面讲解EXCEL电子表格的功能，突出数据处理。假设分析和预测为扩大学生的知识面， 进一步讲述含有EXCEL文档复合文档的建立，宏的创建与使用。 本课程内容以掌握应用技能为重点，力图在阐明基本概念的基础上，使学生打开实际应用的窗口。 教学内容 第1周3学时 第一章电子表格软件EXCEL概述，EXCEL运行的环境，启动，退出等。 2 上机做201页习题1 第2周3学时 第二章电子表格的基本知识 2.1 电子表格中的基本概念 2.2 工作单元的描述方法 2.3 单元区域 2 上机做202页习题2 的1～10题 第3周3学时 2.4 用名字简化引用 2.5 数据的类型及其显示格式 2 上机做202页习题2的11～20题 第4周 3 学时 第三章函数 3.1 函数的分类与函数调用 3.2 常用函数的含义及用法 2 上机做203页习题3 第5周3学时 第四章EXCEL的基本操作 4.1 选定（SELECT）和选定状态 4.2 数据的输入和编辑 4.3 数据序列填充 2学时上机做204页习题4的1～10题 第6周3学时 4.7 数据的删除与清除 4.8 定位、查找和替换 4.10 工作表格式排版 2学时上机做204页习题4的11～16题 第7周3学时第五章组织和分析数据清单的数据 5.1 利用数据记录单来维护数据清单 5.2 对数据清单中的数据进行排序 2学时上机做205页习题5的1～5题 一、填空题（20分，每空1分） 1、爱因斯坦提出的辐射场与物质原子相互作用主要有三个过程，分别是（自发辐射）、（受激吸收）、（受激辐射）。 2、光腔的损耗主要有（几何偏折损耗）、（衍射损耗）、（腔镜反射不完全引起的损耗）和材料中的非激活吸收、散射、插入物损耗。 3、激光中谐振腔的作用是（模式选择）和（提供轴向光波模的反馈）。 4、激光腔的衍射作用是形成自再现模的重要原因，衍射损耗与菲涅耳数有关，菲涅耳数的近似表达式为（错误！未找到引用源。 ），其值越大，则衍射损耗（愈小）。 5、光束衍射倍率因子文字表达式为（错误！未找到引用源。 ）。 6、谱线加宽中的非均匀加宽包括（多普勒加宽），（晶格缺陷加宽）两种加宽。 7、CO2激光器中，含有氮气和氦气，氮气的作用是（提高激光上能级的激励效率），氦气的作用是（有助于激光下能级的抽空）。 8、有源腔中，由于增益介质的色散，使纵横频率比无源腔频率纵模频率更靠近中心频率，这种现象叫做（频率牵引）。 9、激光的线宽极限是由于（自发辐射）的存在而产生的，因而无法消除。 10、锁模技术是为了得到更窄的脉冲，脉冲宽度可达（错误！未找到引用源。）S ，通常有（主动锁模）、（被动锁模）两种锁模方式。 二、简答题（四题共20分，每题5分） 1、什么是自再现？什么是自再现模？ 开腔镜面上的经一次往返能再现的稳态场分布称为开腔的自在现摸 2、高斯光束的聚焦和准直，是实际应用中经常使用的技术手段，在聚焦透镜焦距F 一定的条件下，画出像方束腰半径随物距变化图，并根据图示简单说明。 3、烧孔是激光原理中的一个重要概念，请说明什么是空间烧孔？什么是反转粒子束烧孔？ 4、固体激光器种类繁多，请简单介绍2种常见的激光器（激励方式、工作物质、能级特点、可输出光波波长、实际输出光波长）。 三、推导、证明题（四题共40分，每题10分） 1、短波长（真空紫外、软X 射线）谱线的主要加宽是自然加宽。试证明峰值吸收截面为π λσ22 = 。 题号一二三四总分阅卷人 得分 得分 2011 ─2012学年 第 2 学期 长江大学试卷 院（系、部） 专业 班级 姓名 学号 …………….……………………………. 密………………………………………封………………..…………………..线…………………………………….. 《 激光原理与技术 》课程考试试卷( A卷)专业：应物 年级2009级 考试方式：闭卷 学分4.5 考试时间：110 分钟相关常数：光速：c=3×108m/s, 普朗克常数h =6.63×10-34Js, 101/5=1.585 一、选择题 (每小题 3 分，共 30 分) 1. 掺铒光纤激光器中的发光粒子的激光上能级寿命为10ms ，则其自 发辐射几率为 。 （A ）100s -1 (B) 10s -1 (C) 0.1s -1 (D) 10ms 2. 现有一平凹腔R 1→∞，R 2=5m ，L =1m 。它在稳区图中的位置是 。(A) (0, 0.8) (B) (1, 0.8) (C) (0.8, 0) (D) (0.8, 1) 3. 图1为某一激光器的输入/输出特性曲线，从图上可以看出，该激光器的斜效率约为 。 (A) 10% (B) 20% (C) 30% (D) 40% 图1 图2 4．图2为某一激光介质的吸收与辐射截面特征曲线，从图上可以看出，该激光介质可用来产生 的激光。 得 分 (A) 只有1532 nm (B)只能在1532 nm 附近 (C) 只能在1530 nm-1560nm 之间 (D) 1470 nm-1570nm 之间均可 A 卷第 1 页共 6 页 5. 电光晶体具有“波片”的功能，可作为光波偏振态的变换器，当晶体加上V λ/2电场时，晶体相当于 。 （A ）全波片 (B) 1/4波片 (C) 3/4波片 (D) 1/2波片 6. 腔长3m 的调Q 激光器所能获得的最小脉宽为 。（设腔内介质折射率为1） （A ）6.67ns (B) 10ns (C) 20ns (D) 30ns 7. 掺钕钇铝石榴石（Y 3Al 5O 12）激光器又称掺Nd 3+:YAG 激光器，属四能级系统。其发光波长为 。 （A ） 1.064μm （B ）1.30μm （C ） 1.55μm （D ）1.65μm 8. 在采用双包层泵浦方式的高功率光纤放大器中，信号光在 中传输。 （A ） 纤芯 （B ）包层 （C ）纤芯与包层 （D ）包层中（以多模） 9. 脉冲透射式调Q 开关器件的特点是谐振腔储能调Q ，该方法俗称 。 （A ）漂白 （B ）腔倒空 (C ）锁模 （D ）锁相 10. 惰性气体原子激光器，也就是工作物质为惰性气体如氩、氪、氙、氖等。这些气体除氙以外增益都较低，通常都使用氦气作为辅助气体，借以 。 (A ）降低输出功率 (B ）提高输出功率 C ）增加谱线宽度 （D ）减小谱线宽度 二、填空题 (每小题 3 分，共 30 分) 1. 在2cm 3空腔内有一带宽为1×10-4μm ，波长为0.5μm 的跃迁，此跃迁的频率范围是 120 GHz 。 2. 稳定球面腔与共焦腔具有等价性，即任何一个共焦腔与无穷多个稳定 08激光原理与技术试卷B 2 华南农业大学期末考试试卷（B 卷） 2008～2009学年第一学期 考试科目：激光原理与技术 考试类型：（闭卷） 考试时间：120分钟 姓名 年级专业 学号 题号 一 二 三 四 总分 得分 评阅人 一.填空题（每空2分，共30分） 1. 设小信号增益系数为0g ，平均损耗系数为α，则激光器的振荡条件为 g o > α 。 2. 相格 是相空间中用任何实验所能分辨的最小尺度。 3. 四能级系统中，设3E 能级向2E 能级无辐射跃迁的量子效率为1η，2E 能级向1E 能 级跃迁的荧光效率为2η，则总量子效率为 。。 4. 当统计权重21f f =时，两个爱因斯坦系数12B 和21B 的关系为 B 12=B 21 。 5. 从光与物质的相互作用的经典模型，可解释 色散 现象和 物质对光的 吸收 现象。 6. 线型函数的归一化条件数学上可写成 。 7. 临界腔满足的条件是 g1g2=1 或 g1g2=0 。 8. 把开腔镜面上的经过一次往返能再现的稳态场分布称为开腔的 自再现模 。 9. 对平面波阵面而言，从一个镜面中心看到另一个镜面上可以划分的菲涅耳半周期 带的数目称为 菲涅耳数 。 3 10. 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, 。 11. 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，称 增益饱和 现 象。 12．方形镜的mnq TEM 模式沿x 方向有 m 条节线，没y 方向有 n 条节线. 二.单项选择题（每题2分，共10分） 1. 关于高斯光束的说法，不正确的是（ ） (A)束腰处的等相位面是平面； (B)无穷处的等相位面是平面； (C)相移只含几何相移部分； (D)横向光强分布是不均匀的。 2. 下列各模式中，和圆型共焦腔的模q n m TEM ,,有相同频率的是（A ） (A)1,,2-+q n m TEM ； (B) q n m TEM ,,2+； (C) 1,,1-+q n m TEM ； (D) 1,1,2-++q n m TEM 。 3. 下列各种特性中哪个特性可以概括激光的本质特性（C ） (A)单色性； (B)相干性； (C)高光子简并度； (D)方向性。 4. 下列加宽机制中，不属于均匀加宽的是（B ） (A)自然加宽； (B)晶格缺陷加宽； (C)碰撞加宽； (D)晶格振动加宽。 5. 下列方法中，不属于横模选择的是（D ） (A)小孔光阑选模； (B) 非稳腔选模； (C) 谐振腔参数N g ,选择法； (D)行波腔法。 三、简答题（每题4分，共20分） 激光的特性：方向性好、单色好、相干性好、亮度高。由于谐振腔对 光振荡方向的限制，激光只有沿腔轴方向受激辐射才能振荡放大，所以激光具有很高的方向性。半导体激光器的方向性最差。衍射极限θm≈1.22λ D (λ为波长，D为光束直径)；激光是由原子受激辐射而产生，因而谱线极窄，所以单色性极好。单模稳频气体激光器的单色性最好，半导体激光器的单色性最差；激光是通过受激辐射过程形成的，其中每个光子的运动状态（频率、相位、偏振态、传播方向）都相同，因而是最好的相干光源。激光是一种相干光这是激光与普通光源最重要的区别；激光的高方向性、单色性等特点，决定了它具有极高的单 色定向亮度。相干性包括时间相干和空间相干，有时用相干长度L C=C ?V 来表示相干时间。自发辐射：处于高能级E2的原子自发地向低能级跃迁，并发射出一个能量为hv=E2?E1的光子，这个过程称为自发跃迁。 自发辐射跃迁概率（自发跃迁爱因斯坦系数）A21=（dn21 dt ） sp 1 n2 = ?1 n2dn2 dt （n2为E2能级总粒子数密度；dn21为dt时间内自发辐射跃迁 粒子数密度）；受激辐射：在频率为v=(E2?E1)/h的光照激励下，或在能量为hv=E2?E1的光子诱发下，处于高能级E2上的原子可能跃迁到低能级E1，同时辐射出一个与诱发光子的状态完全相同的光子，这 个过程称为受激辐射跃迁W21=（dn21 dt ） st 1 n2 =?1 n2 dn2 dt 。受激辐射跃 迁与自发辐射跃迁的区别在于，它是在辐射场（光场）的激励下产生的，因此，其月前概率不仅与原子本身的性质有关，还与外来光场的单色能量密度ρv成正比，W21=B21ρv，B21称为爱因斯坦系数；受激吸收：处于低能级E1的原子，在频率为v的光场作用（照射）下，吸收 激光原理与激光技术习题答案 习题一 (1)为使氦氖激光器的相干长度达到1m ，它的单色性 /应为多大 解： 1010 1032861000 106328--?=?=λ=λ λ?=.L R c (2) =5000?的光子单色性 /=10-7 ，求此光子的位置不确定量x 解： λ =h p λ?λ =?2h p h p x =?? m R p h x 510 1050007 10 2=?=λ=λ ?λ=?=?-- (3)CO 2激光器的腔长L=100cm ，反射镜直径D=1.5cm ，两镜的光强反射系数分别为r 1=,r 2=。求由衍射损耗及输出损耗分别引起的、 c 、Q 、 c (设n=1) 解： 衍射损耗: 1880107501106102 262.) .(.a L =???=λ=δ-- s ..c L c 8 81075110318801-?=??=δ=τ 6 86810 113107511061010314322?=??????=πντ=--....Q c MHz .Hz ...c c 19101910 75114321 2168 =?=???=πτ= ν?- 输出损耗: 119080985050212 1.)..ln(.r r ln =??-=-=δ s ..c L c 8 8 1078210311901-?=??=δ=τ 6 86810 964107821061010314322?=??????=πντ=--....Q c MHz .Hz ...c c 75107510 78214321 2168 =?=???=πτ= ν?- (4)有一个谐振腔，腔长L=1m ，两个反射镜中，一个全反，一个半反，半反镜反射系数r=，求在1500MHz 的范围内所包含的纵模个数，及每个纵模的线宽(不考虑其它损耗) 解： MHz Hz .L c q 15010511 2103288=?=??==ν? 11]11501500 []1[=+=+ν?ν?=?q q 005.02 01 .02===T δ s c L c 781067.610 3005.01 -?=??== δτ MHz c c 24.01067.614.321 217 =???= = -πτν?激光原理及技术习题答案
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