激光原理试题

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专业.资料.整理 广东工业大学考试试卷( A )

课程名称: 激光原理与技术 试卷满分100 分

考试时间: 2007年6月18日 (第16周 星期 一)

一、选择题（每题3分，共30分）

1.世界上第一台激光器是 （ ）

(A)氦氖激光器． (B)二氧化碳激光器．

(C)钕玻璃激光器． (D)红宝石激光器．

(E)砷化镓结型激光器．

2.按照原子的量子理论，原子可以通过自发辐射和受激辐射的方式发光，它们所产生的光的特点是：（ ）

(A)两个原子自发辐射的同频率的光是相干的，原子受激辐射的光与入射光是不相干的．

(B)两个原子自发辐射的同频率的光是不相干的，原子受激辐射的光与入射光是相干的．

(C)两个原子自发辐射的同频率的光是不相干的，原子受激辐射的光与入射光是不相干的．

(D)两个原子自发辐射的同频率的光是相干的，原子受激辐射的光与入射光是相干的．

3．氦-氖激光器属于典型的（ ）系统

（A）二能级（B）三能级（C）四能级（D）多能级

4．体积3cm1V，线宽nm10，中心波长60nm，模式数目为（ ）

20201012104 (D) 102 (C) 104 (B) 102 )A(

5．多普勒加宽发生在（ ）介质中

6．半共心腔在稳定图上的坐标为（d ）

（A）（-1，-1） （B） （0，0） （C）（1，1） （D）（0，1）

7．对于均匀增宽介质，中心频率处小信号增益系数为)00(vG，当sII时 ，饱和显著，非小信号中心频率增益系数为：（c ）

（A） )00(vG （B） )00(2vG （C） )00(21vG （D） )00(31vG

8．.一平凹腔,其凹面镜的半径R等于腔长L,它是(b )

（A）稳定腔 （B）临界腔 （C）非稳腔

9.能够完善解释黑体辐射实验曲线的是( c )

（A）瑞利-金斯公式 （B）维恩公式

（C）普朗克公式 （D）爱因斯坦公式

10.腔长为0.5米,μ=1.5,纵模间隔为b( ) 完美.格式.编辑

专业.资料.整理 （A）HZ8105.1 （B）HZ8102

（C）HZ8103 （D）HZ8104

二、填空题（共20分）

1. 稳定腔的一块反射镜的曲率半径R1＝4L，求另一面镜的曲率半径取值范围

。(5分)

2.一共焦腔(对称)L＝0.40m，λ＝0.6328m，束腰半径mmw2.00，离腰56cm处的光束有效截面半径为 。(5分)

3. 下图是红宝石的能级结构和跃迁示意图。请说明图中以下符号的意义，(每空2分，共10分)

①W13 、 ②W21

③E2 、 ④E1 、

⑤A21 。

三、计算题（共40分）

1．（12分）(1) 一质地均匀的材料对光的吸收为0.01mm-1、光通过10cm长的该材料

后，出射光强为入射光强的百分之几? (2) —光束通过长度为1m的均匀激活的工作

物质，如果出射光强是入射光强的两倍，试求该物质的增益系数。

2．（14分）试从]1))(2[(21)(2110s1tavLGIAtvPD式出发，证明用最佳透射率表示的非均匀增宽激光器的最佳输出功率为：

3．（14分）考虑一用于氩离子激光器的稳定球面腔，波长λ＝0.5145m，腔长

L＝1m，腔镜曲率半径R1=1.5m，R2=4m。试计算光腰尺寸和位置及焦参数。

四、简答题（10分） W13

ω32

W21 A21 E3

E1 E2

2()mmsmtPAIat 完美.格式.编辑

专业.资料.整理 1．连续激光器稳定工作时的增益系数是否会随泵浦功率的提高而增加？为什么？

广东工业大学试卷参考答案及评分标准 ( )

课程名称: 激光原理与技术 。

考试时间: 2007年 6月 18 日 (第16 周 星期 一 )

一、 单项选择题（每题3分，共30分）

1（ D ）、 2（ B ）、3（ C ）、4（ C ）、5（ C ）

6（ D ）、7（ C ）、8（ B ）、9（ C ）、10（ B ）

二、填空题（20分）

1． （5分）

2 0.6mm （5分）

3 .（每空2分，共10分）

① 受激吸收几率(激励几率) ② 受激发射几率

③ 激光上能级 、 ④ 基态能级, 又是激光下能级, 也是抽运能级、

⑤ 自发发射几率

三、计算题（共40分）

解：（1）（12分）

∵AzeIzI)0()( （2分）

∴368.01)0()(10001.0eeIzI （3分）

（2）GzeIzI)0()( （2分）

2)0()(1GeIzI （2分）

1693.02ln mG得 LRLR322或 完美.格式.编辑

专业.资料.整理 （3分）

2．（14分）

证明：由201112()1()12DsLGPAtIat，等式两边对t求导，并令其为零 （3分）

得：0]])(2[22[21]1)2[(2122taLGtaLGAtItaLGAItPss

（3分）

整理上式可得：322)()(4tataGL，

即：tataLG32)()2(

（3分）

式中t即为最佳透射率tm，则最佳输出功率

（2分）

mmsmmmsmmsmmtatAItatataIAttaLGIAtP2232]1)()()([21]1)2[(21

（3分）

3（14分）

解：（1）束腰半径

mmLRRLRRLRLRL348666.0]5.35.45.1)105145.0[(])2())()(()[(4122641221212120

（3分）

（2）束腰位置765.33)2()(2121LRRLRLzm； 完美.格式.编辑

专业.资料.整理 mzLz7176112 （2分）

（3）两镜面上的光斑尺寸分别为：

mmLRRLRLLRRLs532596.0]5.45.0325.2[105145.0]))(()([416412112211

（3分）

mmLRRLRLLRRLs355064.0]5.435.016[105145.0]))(()([416412121222

（3分）

（4）焦参数

mLRRLRRLRLRLf72.55.36.25.35.435.02))()((212121

（3分）

四、简答题（10分）

1．答：不会

（2分）

因为连续激光器稳定时增益系数为 ，G0为小信号增益系数，I为腔内光强，Is 为饱和光强。

（3分）

因此，当满足阈值条件以后，当外界的泵浦功率增加时，腔内光强增加，引起增益饱和作用，则增益下降。

（2分） 阈GIIGGs210 完美.格式.编辑

专业.资料.整理 在稳态工作时，激光器的增益系数保持与阈值相等，不会随泵浦功率的提高而增加。

（3分）

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