激光原理与技术

1 激光原理与技术期末总复习

考试题型

• 一. 填空题（20分）

• 二.选择题（30分）

• 三.作图和简答题（30分）

• 四.计算题（20分）

第一章 辐射理论概要与激光产生的条件

1、激光与普通光源相比较的三个主要特点：方向性好，相干性好和亮度高

2、光速、频率和波长三者之间的关系：

线偏振光：如果光矢量始终只沿一个固定方向振动。

3、波面——相位相同的空间各点构成的面

4、平波面——波面是彼此平行的平面,且在无吸收介质中传播时,波的振幅保持不变。

5、单色平波面——具有单一频率的平面波。

6、ε= h v v — 光的频率 h —普朗克常数

7、原子的能级和简并度

（1）四个量子数：主量子数n、辅量子数l、磁量子数m和自旋磁量子数ms。

（2）电子具有的量子数不同，表示电子的运动状态不同。

（3）电子能级：电子在原子系统中运动时，可以处在一系列不同的壳层

状态活不同的轨道状态，电子在一系列确定的分立状态运动时，相

应地有一系列分立的不连续的能量值，这些能量通常叫做电子的能

级，依次用E1，E2,…..En表示。

基态：原子处于最低的能级状态成为基态。

激发态：能量高于基态的其他能级状态成为激发态。

（4）简并能级：两个或两个以上的不同运动状态的电子可以具有相同的

能级，这样的能级叫做简并能级。

简并度：同一能级所对应的不同电子运动状态的数目，叫做简并

度，用g表示。

8、热平衡状态下，原子数按能级分布服从波耳兹曼定律

（1）处在基态的原子数最多，处于越高的激发能级的原子数越少；

1 激光原理与激光技术试卷

姓名__________ 专业方向__________ 成绩__________

说明： 1 本试卷为2013级研究生2013-2014学年使用；

2 本试卷独立完成，考生可参考书及笔记本，要求2014年1月10日前完成。

一、 解释下列名词 (15分)

腔寿命――

纵膜频率间隔――

横膜――

等价共焦腔――

高斯光束焦参数――

二、 简答题 (25分)

1. 简述激光器的构成及各部分的功能；

2. 什么是单程功率损耗？单程功率损耗包括哪些方面？

3. 谐振腔的本征纵膜频率间隔与哪些因素有关，起振模式数指什么？

4. 影响频率稳定的原因是因为哪些参数发生变化？

5. 高斯光束聚焦和准直各有什么特点？与平行光束的聚焦和准直有什么区别？

三、 证明题 (20分)

请用光学变换矩阵的方法证明双凹共焦腔的稳定性。

四、 计算题

1. (15分) 一氦氖激光器腔长L = 30 cm，腔内气体折射率 n  1，其非均匀加宽的线宽 D= 1.5×105 MHz，求：

(1) 该激光器的纵膜频率间隔；

(2) 满足域值条件的纵膜个数；

(3) 为使满足域值条件的纵膜数限制为10，腔长应限制在什么范围？

2. (25分) 一台Nd:YAG激光器(波长  = 1.06 m) 采用对称共焦腔结构，腔长L = 1.2m，求：

(1) 求此激光器基膜高斯光束的腰斑半径及镜面上的基膜光斑半径；

(2) 求此激光器基膜高斯光束的远场发散角；

(3) 求此腔产生的高斯光束焦参数；

(4) 求腰处及与腰斑相距2米处的q参数；

(5) 请设计一个与该共焦腔腔长相等的，平凹腔结构的等价球面腔，并画出该共焦腔与等价球面腔的结构示意图。

1 《 激光原理与技术 》课程考试试卷( B卷)参考答案

一、选择题(每小题 3 分，共 30 分)

1 B 2 D 3 C 4 A 5 C 6 D 7 A 8 D 9 B 10 B

二、填空题(每小题 3 分，共 30 分)

1．理想的基模高斯光束 2．增益谱宽度 3．占有重要地位

4．泵浦功率 5．)()()(2tItIG 6．2N+1

7．被动锁模 8．相同 9．稳定 10．简并的

三、间答题(每小题 5 分，共 25 分)

1． 答：激光振荡的可能纵模数主要由工作物质的增益线宽0v和谐振腔的纵模间隔)2(nLcvq决定，短腔可增大qv，使得在0v范围内只存在一个纵模。

该方法的适用场合： 增益线宽较窄的激光器。

2．答：外注入再生放大技术是一种利用一个激光器（主振荡器）产生性能优良的较弱光信号并注入到另一个激光器（从动振荡器）获得光放大的技术。根据主振荡器产生信号的强弱，放大的信号可以是主振荡器产生的信号；或从动振荡器产生的信号。

3． 答：在单块双45°晶体调Q开关中，在未加电压之前，使入射光预先偏斜一个特定角度，从而o光和e光分别在光轴与感应主轴组成的平面内传播，并与光轴有相同的夹角，它们在两个45°反射面之间经历的路程相等，加半波电压后受到同样调制。

4．答： )(41414341414ASSnWndtdn

4343232303222333)(),()(WnASnNvvgnAnggndtdnlv1412121WnSndtdn

nnnn321

激光清洗技术的原理及应用

近年来，随着人们环保意识的增强，给世界范围内清洗业的发展带来了巨大的挑战，各种有利于环境保护的清洗技术应运而生，激光清洗技术就是其中之一。所谓激光清洗技术是指利用高能激光束照射工件表面，使表面的污物、锈斑或涂层发生瞬间蒸发或剥离，高速有效地清除清洁对象表面附着物或表面涂层，从而达到洁净的工艺过程。它是基于激光与物质相互作用效应的一项新技术，与传统的机械清洗法、化学清洗法和超声波清洗法(湿清洗工艺)不同、它不需要任何破坏臭氧层的CFC类有机溶剂，无污染，无噪声，对人体和环境无害，是一种“绿色”清洗技术。

激光清洗与机械磨擦清洗、化学腐蚀清洗、液体固体强力冲击清洗、高频超声清洗等传统清洗方法相比，有明显的优点。它高效、快捷、成本低，对基片产生的热负荷和机械负荷小，清洗为非损伤；废物可回收，无环境污染；安全可靠，不损害操作人员健康；可以清除各种不同厚度、不同成份的涂层；清洁过程易于实现自动化控制，实现远距离遥控清洗等。

激光清洗的原理和方法

激光的特点是具有高方向性，单色性，高相干性和高亮度。通过透镜的聚焦和Q开关，可以把能量集中到一个很小的空间范围和时间范围内。在雷射清洗处理中，主要利用了雷射的以下特性：

1、雷射可以实现能量在时间和空间上的高度集中，聚焦的雷射束在焦点附近可产生几千度甚至几万度的高温，使污垢瞬间蒸发、气化或分解。

2、雷射束的发散角小，方向性好，通过聚光系统可以使雷射束聚集成不同直径的光斑。在雷射能量相同的条件下，控制不同直径的雷射束光斑。

3、可以调整雷射的能量密度，使污垢受热膨胀。当污垢的膨胀力大于污垢对基体的吸附力时，污垢便会脱离物体的表面。

创研P-LASER 激光清洗机是激光系统中先进的产品，创研P-LASER 使用的是非常稳定，耐用的光纤激光光源，无灯管更换的需求。这种新型的Q开关激光（又称超脉冲激光）对模具清洗，零件接合的前处理与及包覆层的清除等需要功率和准确度的应用提供绝佳的工具。完美的激光设计同时对工业界的各种应用提供轻松的解决方案。P-LASER 500W在结构和设计上提供的是高效率，稳定，与及几乎免保养的作业系统。自我内部冷却的激光光源不但不会制造污染物质，无消耗品，而且还容易架设和操作。 该系统便于移动,设计用于在硫化机上进行模具清洗.该系统同样可以离线清洗任何形式的模具或活络模的部件，如活络块或侧板。要进行清洗的模具可以是任何温度。洗模完成之后硫化机可立即开始硫化。在有些情况下需要拆卸并提升两半模的下半模以便进行硫化机内清洗。