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激光技术复习题一、激光的基本原理激光，全称为“受激辐射光放大”，是一种具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性的光。
要理解激光的产生，首先得从原子的能级结构说起。
原子中的电子处于不同的能级，当电子从高能级跃迁到低能级时，会释放出光子。
在普通光源中，光子的发射是自发的，各个原子的发光是随机的，没有固定的相位和方向关系。
而在激光产生的过程中，存在着受激辐射的现象。
处于高能级的原子受到外来光子的激励，会跃迁到低能级，并发射出与激励光子具有相同频率、相位、偏振方向和传播方向的光子，从而实现光的放大。
为了实现激光的持续输出，还需要有光学谐振腔。
光学谐振腔通常由两块平行的反射镜组成，使得在腔内往返传播的光能够不断得到放大，同时只有满足一定频率和方向条件的光才能形成稳定的激光输出。
二、激光的特性1、高亮度激光的亮度极高，比普通光源要强得多。
这使得激光在材料加工、医疗手术、激光武器等领域有着广泛的应用。
例如，在激光切割中，高亮度的激光能够瞬间将材料熔化甚至气化，实现高精度的切割。
2、高方向性激光具有极好的方向性，其光束的发散角非常小。
这使得激光能够传播很远的距离而不发生明显的扩散，可用于激光通信、激光测距、激光雷达等。
3、高单色性激光的单色性好，即其波长范围非常窄。
这对于光谱分析、光学测量等领域具有重要意义，能够提供更精确的测量结果。
4、高相干性激光的相干性强，意味着其光波的相位关系非常稳定。
这使得激光在干涉测量、全息摄影等方面发挥着重要作用。
三、激光的产生方式1、气体激光器常见的有氦氖激光器、二氧化碳激光器等。
气体激光器的工作物质是气体，通过放电等方式激发气体原子产生激光。
2、固体激光器如红宝石激光器、钕玻璃激光器等。
其工作物质是固体晶体，具有较高的能量存储能力和输出功率。
3、液体激光器以有机染料溶液为工作物质，具有波长可调谐的特点。
4、半导体激光器体积小、效率高、寿命长，广泛应用于光通信、光存储等领域。
四、激光的应用1、工业领域激光切割、焊接、打孔、打标等工艺已经在制造业中得到广泛应用，提高了生产效率和加工精度。
激光原理复习题重点难点《激光原理》复习第⼀部分知识点第⼀章激光的基本原理?1、⾃发辐射受激辐射受激吸收的概念及相互关系?2、激光器的主要组成部分有哪些？各个部分的基本作⽤。
激光器有哪些类型?如何对激光器进⾏分类。
3、什么是光波模式和光⼦状态？光波模式、光⼦状态和光⼦的相格空间是同⼀概念吗?何谓光⼦的简并度？?4、如何理解光的相⼲性？何谓相⼲时间，相⼲长度？如何理解激光的空间相⼲性与⽅向性，如何理解激光的时间相⼲性?如何理解激光的相⼲光强?5、EＩNSTEＩN系数和ＥINSTＥIN关系的物理意义是什么?如何推导出ＥINＳT ＥIN关系？?4、产⽣激光的必要条件是什么？热平衡时粒⼦数的分布规律是什么??5、什么是粒⼦数反转，如何实现粒⼦数反转？?6、如何定义激光增益，什么是⼩信号增益？什么是增益饱和?7、什么是⾃激振荡？产⽣激光振荡的基本条件是什么??8、如何理解激光横模、纵模？第⼆章开放式光腔与⾼斯光束１、描述激光谐振腔和激光镜⽚的类型?什么是谐振腔的谐振条件？?2、如何计算纵模的频率、纵模间隔？3、如何理解⽆源谐振腔的损耗和Q值?在激光谐振腔中有哪些损耗因素?什么是腔的菲涅⽿数，它与腔的损耗有什么关系?4、写出(1）光束在⾃由空间的传播；(2）薄透镜变换；(３）凹⾯镜反射5、什么是激光谐振腔的稳定性条件？6、什么是⾃再现模，⾃再现模是如何形成的？?７、画出圆形镜谐振腔和⽅形镜谐振腔前⼏个模式的光场分布图,并说明意义８、基模⾼斯光束的主要参量：束腰光斑的⼤⼩,束腰光斑的位置,镜⾯上光斑的⼤⼩？任意位置激光光斑的⼤⼩?等相位⾯曲率半径，光束的远场发散⾓,模体积?9、如何理解⼀般稳定球⾯腔与共焦腔的等价性？如何计算⼀般稳定球⾯腔中⾼斯光束的特征1、如何⽤ＡＢCD⽅法来变换⾼斯１０、⾼斯光束的特征参数?q参数的定义？?1光束？１2、⾮稳定腔与稳定腔的区别是什么？判断哪些是⾮稳定腔。
第三章电磁场与物质的共振相互作⽤１、什么是谱线加宽?有哪些加宽的类型，它们的特点是什么?如何定义线宽和线型函数?什么是均匀加宽和⾮均匀加宽?它们各⾃的线型函数是什么？2、⾃然加宽、碰撞加宽和多普勒加宽的线宽与哪些因素有关?3、光学跃迁的速率⽅程，并考虑连续谱和单⾊谱光场与物质的作⽤和⼯作物质的线型函数。
1. 通常三能级激光器的泵浦阈值比四能级激光器泵浦阈值高。
2. Nd:Y AG激光器可发射以下三条激光谱线1064 nm、1319 nm、946 nm。
其中哪两条谱线属于四能级结构1319 nm、1064 nm。
3. 红宝石激光器属于三能级激光器。
He-Ne激光器属于四能级激光器。
4. 激光具有四大特性，即高相干性、高单色性、高亮度和高的方向性5. 激光器的基本组成部分增益介质、泵浦原、谐振腔。
6. 激光器稳态运转时，腔内增益系数为阈值增益系数,此时腔内损耗激光光子的速率和生成激光的光子速率相等.7. 调Q技术产生激光脉冲主要有调Q 、锁模两种方法。
6. 激光器稳态运转时，腔内增益系数为增益系数,此时腔内损耗激光光子的速率和生成激光的光子速率.7. 写出两种产生高峰值功率激光脉冲的方法、。
简答：三能级方程及图四能级方程及图增益饱和模式竞争空间烧孔效应自由光谱区1.光与物质存在那三种相互作用？激光放大主要利用其中那种相互作用？说明在激光产生过程中，最初的激光信号来源是什么？（10分）答：光与物质间相互作用为：自发辐射、受激发射和受激吸收。
（3分）激光放大主要利用其中的受激发射（3分）。
激光产生过程中，最初的激光信号是激光介质自发辐射所产生的荧光。
激光介质自发辐射所产生的沿轴向传播的荧光反复通过激光介质，当增益大于损耗时，这些荧光不断被放大，最后形成了激光发射。
（4分）2.说明均匀增宽和非均匀增宽的区别？说明为什么均匀增宽介质内存在模式竞争？（10分）答：均匀增宽介质内每一个原子对谱线内任一频率光波都有相同的贡献，所有原子对发射谱线上每一频率的光波都有相同贡献，所有原子的作用相同；非均匀增宽介质发射的不同的光谱频率对应于不同的原子，不同的原子对中谱线中的不同频率有贡献，不同原子的作用不同的（5分）。
均匀增宽激光介质发射谱线为洛仑兹线型，中心频率处谱线增益最大，该频率处附近纵模优先起振，由于均匀增宽介质内每一个原子对谱线内任一频率光波都有相同的贡献，中心频率处纵模振荡发射激光将引起激光上能级原子数下降，激光增益曲线形状不变，但整体下降，当中心频率处纵模增益降低为激光振荡阈值时，该处纵模稳定输出，其它频率的纵模增益都小于阈值，无法振荡。
激光原理期末知识点总复习材料激光原理是物理学和光学学科中的重要内容，它是现代科技发展的基础之一、下面是激光原理期末知识点的总复习材料。
1.激光的定义和概念：激光是指具有相干特性、能量集中、波长单一且紧凑的光束。
其与常规光的最大区别在于具有相干性和能量集中性。
2.激光的产生过程：激光的产生过程主要包括受激辐射和自发辐射。
受激辐射是指在外界光或电磁辐射的刺激下，原子或分子由基态跃迁到激发态并通过受激辐射返回基态时所发射的光。
自发辐射是指原子或分子自发地从激发态返回基态所发射的光。
3.光激发和电子激发的激光：根据产生激发所用的不同方法，激光可以分为光激发和电子激发的激光。
光激发的激光是通过外界光的能量传递使原子或分子激发并产生激光。
电子激发的激光是通过外界电子束或放电使原子或分子激发并产生激光。
4.激光功率和激光能量：激光功率是指单位时间内激光辐射出的能量，单位为瓦特(W)；激光能量是指激光脉冲的总能量，单位为焦耳(J)。
5.激光的特性：激光具有相干性、方向性、单色性和高亮度等特性。
相干性是指激光的波长相近的光波的相位关系保持稳定，能够构成干涉图样。
方向性是指激光具有狭窄的发射角度，能够通过透镜等光学元件进行聚焦。
单色性是指激光具有非常狭窄的波长，具有很高的色纯度。
高亮度是指激光能够将能量集中在很小的空间范围内，能够产生很高的光功率密度。
6.激光器的结构和工作原理：激光器主要由激光介质、泵浦能源、光腔和输出镜组成。
激光介质是产生激光的核心部件，泵浦能源是提供激发条件的能源，光腔是激发介质形成激光放大的空间环境，输出镜是选择性反射激光光束的光学元件。
7.常见的激光器种类和应用：常见的激光器种类包括氦氖激光器、二氧化碳激光器、半导体激光器和固体激光器等。
激光器的应用非常广泛，包括科学研究、医学治疗、通信、激光加工和激光雷达等。
8.激光安全：激光具有较强的穿透力和燃烧能力，因此在使用激光器时需要注意安全。
激光安全主要包括对激光光束的防止散焦、眼睛和皮肤的防护、激光辐射的监测和控制等。
激光复习总结要点(总21页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--复习提纲2011年10月第一章 激光产生的基本原理一. 相干性的光子描述（概念、概念~~~）1. 光波的模式和光子态的概念、统一性：模式的概念、光子态的概念、基本推导过程。
（注意看pps 文件。
）2. 光子的相干性如何描述（相干时间、相干长度、相干体积、时间相干性、空间相干性、光子的简并度）。
3. 一种光波模式和一种光子态在相空间中均占据一个相格3h 。
二者是等价的4. 光子简并度越大，则相干光强越大。
二. 光的受激辐射基本概念 1. 热辐射、黑体辐射、近似黑体的定义；黑体辐射的Plank 公式；2. 光与物质相互作用的三种主要的过程是什么各自的特点是什么几个系数之间的关系是什么？3. 掌握每一种数学表示方法！!!!!三. 光的受激辐射放大与振荡（重点复习）1. 如何理解小信号系统、大信号系统、增益饱和、光强放大的过程、增益系数、增益曲线、粒子数反转和阈值条件的推导？理解光在工作物质中的增益系数的定义和表达式。
2.3.处于粒子数反转状态的物质——激活介质、激光介质或增益介质； 增益系数：表示光通过单位长度激活介质后光强增长的百分数；0ln 1I I L G 当(n 2-n 1)不随着z 的变化而变化，而且I 0很小，G 0可以认为是常数，这种情况称为小信号增益。
（增益曲线）当(n 2-n 1)随着z 的变化而变化，称为大信号增益，用G 00表示；增益饱和现象激光上能级粒子数n 2减小到小信号时的1/2时候对应的光强 I 就是饱和光强I S ；SI I G I G +=1)(0如果在增益介质中光强始终满足条件I<<I S ， 则增益系数0)(G I G =为常数且不随Z 而变化，这就是小信号的情况；如果在增益介质中光强不能满足条件I<<I S ，则增益)(I G 随着z 的增加而减小，这就是大信号的情况；在光放大同时，总存在着光的损耗，损耗系数定义为：)(1)(z I dz z dI ⋅-=α 阈值条件为：210ln 21)(r r L z G total -=≥αα4. 激光的产生具备的两个条件是什么？粒子数反转；增益大于损耗当能量为h 21=E 2-E 1的光子通过增益介质时，引起的受激辐射将超过受激吸收，使得输出的光能量大于入射的光能量，增益介质对光进行了放大，这就是激光放大器的基本原理，这样的增益介质即为——光放大器5. 理解粒子数反转过程、光放大过程、增益饱和过程、激光振荡过程（激光器）和微波激射器的区别；当激光放大器的长度足够大时，它可能成为一个自激振荡器6. 完整叙述叙述从粒子数反转到阈值条件到最后形成激光振荡的整个过程。
激光期末复习题激光期末复习题激光，全称为“光的放大与激射辐射”，是一种特殊的光源。
它具有高度的单色性、方向性和相干性，广泛应用于科学研究、医疗、通信、制造业等领域。
即将到来的期末考试，我们将回顾一些关于激光的重要概念和原理。
以下是一些激光期末复习题，帮助我们巩固对激光的理解。
1. 什么是激光？它与普通光有何不同？激光是一种特殊的光源，具有高度的单色性、方向性和相干性。
与普通光相比，激光具有更高的亮度和更窄的光束。
激光的波长可以非常短，从红外到紫外都有。
2. 激光的放大过程是如何实现的？激光的放大过程基于光的受激辐射原理。
当一个光子通过一个被激发的原子时，它会引起原子的另一个电子跃迁到一个更高的能级。
这个过程会释放出另一个同样频率和相位的光子，导致光的放大。
3. 请解释激光的相干性是什么意思？激光的相干性是指光波的相位关系在时间和空间上的稳定性。
激光光束中的光波具有相同的频率和相位，这使得激光能够形成一束高度聚焦的光束。
4. 激光在医疗领域的应用有哪些？激光在医疗领域有广泛的应用，包括激光手术、激光治疗、激光诊断等。
激光手术可以用于眼科手术、皮肤手术和神经外科手术等。
激光治疗可以用于减轻疼痛、促进伤口愈合和治疗癌症等。
激光诊断可以用于检测眼部疾病、癌症和心血管疾病等。
5. 激光通信是如何工作的？激光通信利用激光光束传输信息。
发送端将信息转换为激光脉冲，然后通过光纤或自由空间传输到接收端。
接收端使用光电探测器将激光信号转换为电信号，然后解码以获取原始信息。
6. 激光切割和激光打标有何不同？激光切割是利用激光束的高能量和高聚焦性来切割材料。
它可以用于金属、塑料、木材等材料的切割。
激光打标是利用激光束的高能量和高精度来在材料表面刻上标记。
它可以用于金属、塑料、玻璃等材料的打标。
7. 激光在制造业中的应用有哪些？激光在制造业中有许多应用，如激光焊接、激光切割、激光打孔和激光雕刻等。
激光焊接可以用于汽车制造、电子制造和航空航天等行业。
激光原理复习要点 第一章 激光的基本原理一、激光的基本性质：1.光子的能量与光波频率对应νεh =；2.光子具有运动质量22ch cm νε==；3.光子的动量与单色波的波失对应k n mc p ==0；4.光子具有两种可能的偏振态，对应光波场的两个独立偏振方向；5.光子具有自旋，且自旋量子数为整数。
二、光子的相干性：1.相干性：在不同的空间点上，在不同的时刻的光波场的某些特性（例如光波场的相位）的相关性。
2.相干体积：在空间体积为c V 内的各点光波场都具有明显的相干性。
3.相干长度：光波波列的长度。
4.光源的单色性越好，则相干时间越长。
5.关于相干性的两个结论：（1）相格空间体积以及一个光波模式或光子偏振态占有的空间都等于相干体积。
（2）属于同一状态的光子或同一个模式的光波是相干的，不同状态的光子、不同模式的光波是不相干的。
三、光子简并度：同一状态的光子数、同一模式的光子数、处于相干体积的光子数、处于同一相格的光子数。
四、自发辐射：处于高能级的一个原子自发地向低能级跃迁，并发射出一个能量为νh 的光子，这种过程叫自发跃迁，由原子自发跃迁发出的光成为自发辐射。
五、受激辐射：处于上能级的原子在频率为ν辐射场作用下，跃迁至低能级，并辐射出一个能量为νh 的光子，受激辐射跃迁发出的光成为受激辐射。
六、受激吸收：处于低能级的一个原子，在频率为ν的辐射场作用下，吸收一个能量为νh 的光子并向高能级跃迁。
七、辐射跃迁：自发辐射跃迁、受激辐射跃迁，非辐射跃迁：受激吸收八、增益系数：用来表示光通过单位长度激活物质后光强增长的百分比。
()()z I dz z dI g 1=。
九、饱和增益：增益系数g 随着z 的增加而减小，这一现象称为饱和增益。
十、引起饱和增益的原因：1.光强I 的增加是以高低能级粒子数差的减小为代价的。
2.光强越大，高低能级的粒子数差减小的就越多，所以g 也随z 的增大而减小。
十一、光谐振腔的作用：1.模式选择，保证激光器单模振荡，从而提高相干性。
激光原理期末知识点总复习材料2.激光特性：单色性、方向性、相干性、高亮度3.光和物质的三种相互作用：自发辐射，受激吸收，受激辐射4.处于能级u 的原子在光的激发下以几率 向能级1跃迁，并发射1个与入射光子全同的光子，Bul 为受激辐射系数。
5.自发辐射是非相干的。
受激辐射与入射场具有相同的频率、相位和偏振态，并沿相同方向传播，因而具有良好的相干性。
6.爱因斯坦辐射系数是一些只取决于原子性质而与辐射场无关的量，且三者之间存在一定联系。
7.产生激光的必要条件：工作物质处于粒子数反转分布状态8.产生激光的充分条件：在增益介质的有效长度内光强可以从微小信号增长到饱和光强Is9.谱线加宽特性通常用I 中频率处于ν～ν+d ν的部分为I(ν)d ν,则线型函数定义为线型函数满足归一化条件：10.的简化形式。
11.四能级比三能级好的原因：更容易形成粒子数反转 画出四能级系统的能级简图并写出其速率方程组()()()() Rll l l l N N n f f n dt dN nn n n n A n W n s n dtdn S n S A n N n f f n dt dn A S n W n dtdn τυννσυννσ-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-==++++-=++-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=+-=021112203213030010103232121202111222313230303,,ρul ul B W =1)(=⎰∞∞-ννd g 121212)(-+=S A τ12E 2112.13.14.15.程的本征函数和本征值。
研究方法：①几何光学分析方法②矩阵光学分析方法③波动光学分析方法。
处于运转状态的激光器的谐振腔都是存在增益介质的有源腔。
16.腔模沿腔轴线方向的稳定场分布称为谐振腔的纵模，在垂直于腔轴的横截面内的稳定场分布称为谐振腔的横模。
17.腔长和折射率越小，纵模间隔越大。
对于给定的光腔，纵模间隔为常数，腔的纵模在频率尺上是等距排列的不同的横模用横模序数m,n 描述。
的平面单色驻波。
这种能够存在于腔内的驻波（以某一波矢为标志）(page6):在相空间E向1E跃迁的原子数。
2式解得1m<激光原理课程考试题一、填空题：（30分）1. 通常三能级激光器的泵浦阈值比四能级激光器泵浦阈值高。
3. 红宝石激光器属于 3 能级激光器。
He-Ne激光器属于4 能级激光器。
4. 激光具有四大特性，即单色性好、亮度高、方向性好和相干性好。
5. 激光器稳态运转时，腔内增益系数为阈值增益系数,此时腔内损耗激光光子的速率和生成激光的光子速率相等。
6. 激光器的基本组成部分激活物质、激光谐振腔、泵浦源。
激光产生条件：1.有提供放大作用的增益介质为激光工作物质，其激活粒子有适合于产生受激辐射的能级结构；2.体育外界激励源，将下能级的粒子抽运到上能级，使激光上下能级之间产生粒子数反转；3.有光学谐振腔，增长激活介质的工作长度，控制光束的传播方向，选择被放大的受激辐射的能级结构。
其中光学谐振腔的作用为：提高光的方向性、加长光在增益介质中行进的路径以提高光能密度、形成共振产生的模提高相干性（或者填模式选择、提高轴向光波模的反馈）。
7. 调Q技术产生激光脉冲主要有锁模、调Q 两种方法，调Q激光器通常可获得ns量级短脉冲，锁模有主动锁模和被动锁模两种锁模方式。
8.固体激光器主要的泵浦源有（氪灯泵浦）、（高效脉冲氙灯泵浦）等。
9.具有合适的能级结构和跃迁特性（或者填亚稳态）的原子结构，才能实现粒子数反转。
10.产生激光的工作物质包括（激活离子）和（基质）。
11.引起谱线增宽的原因主要有三种，即自然展宽、碰撞展宽、多普勒展宽；它们可分为两大类，分别是均匀展宽、非均匀展宽。
12.受激辐射激励发射出的光子与外来光完全相同，即传播方向相同，相位相同，偏振态相同，频率相同。
13.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。
14.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光效率，氦气的作用的是有助于激光下能级的抽空。
《激光原理》复习第一部分知识点ﻫ第一章激光的基本原理ﻫ1、自发辐射受激辐射受激吸收的概念及相互关系ﻫ２、激光器的主要组成部分有哪些?各个部分的基本作用。
激光器有哪些类型？如何对激光器进行分类。
3、什么是光波模式和光子状态？光波模式、光子状态和光子的相格空间是同一概念吗?何谓光子的简并度?ﻫ4、如何理解光的相干性?何谓相干时间，相干长度？如何理解激光的空间相干性与方向性,如何理解激光的时间相干性?如何理解激光的相干光强？5、EＩNＳTＥIN系数和EINSTEＩN关系的物理意义是什么?如何推导出EINSTEIN关系？4、产生激光的必要条件是什么?热平衡时粒子数的分布规律是什么？5、什么是粒子数反转,如何实现粒子数反转？6、如何定义激光增益,什么是小信号增益？什么是增益饱和?ﻫ7、什么是自激振荡?产生激光振荡的基本条件是什么?ﻫ８、如何理解激光横模、纵模？ﻫ第二章开放式光腔与高斯光束１、描述激光谐振腔和激光镜片的类型?什么是谐振腔的谐振条件?ﻫ2、如何计算纵模的频率、纵模间隔?ﻫ３、如何理解无源谐振腔的损耗和Q值？在激光谐振腔中有哪些损耗因素？什么是腔的菲涅耳数，它与腔的损耗有什么关系?4、写出(1）光束在自由空间的传播；(2）薄透镜变换;(3)凹面镜反射5、什么是激光谐振腔的稳定性条件？6、什么是自再现模，自再现模是如何形成的?ﻫ７、画出圆形镜谐振腔和方形镜谐振腔前几个模式的光场分布图，并说明意义8、基模高斯光束的主要参量:束腰光斑的大小，束腰光斑的位置,镜面上光斑的大小？任意位置激光光斑的大小?等相位面曲率半径，光束的远场发散角,模体积ﻫ9、如何理解一般稳定球面腔与共焦腔的等价性?如何计算一般稳定球面腔中高斯光束的特征1、如何用ＡBCD方法来变换高斯光１0、高斯光束的特征参数?q参数的定义?ﻫ1束?12、非稳定腔与稳定腔的区别是什么?判断哪些是非稳定腔。
第三章电磁场与物质的共振相互作用ﻫ1、什么是谱线加宽？有哪些加宽的类型，它们的特点是什么?如何定义线宽和线型函数?什么是均匀加宽和非均匀加宽?它们各自的线型函数是什么？2、自然加宽、碰撞加宽和多普勒加宽的线宽与哪些因素有关？ﻫ３、光学跃迁的速率方程，并考虑连续谱和单色谱光场与物质的作用和工作物质的线型函数。
４、画出激光三能级和四能级系统图，描述相关能级粒子的激发和去激发过程。
建立相应能级系统的速率方程。
ﻫ5、说明均匀加宽和非均匀加宽工作物质中增益饱和的机理。
ﻫ6、描述非均匀加宽工作物质中增益饱和的“烧孔效应”，并说明它们的原理。
第五章激光振荡特性1、连续和脉冲激光器工作的阈值条件,输出功率或能量,输出光波的波形（讨论驰豫脉冲形成的过程)，分析激光器内的模式竞争过程。
2、解释模式竞争效应和横模及纵模的空间烧孔效应。
3、说明兰姆凹陷的形成过程。
4、激光谱线的线宽极限5、激光器的频率牵引效应第六章激光放大特性1、常见激光放大器的种类及工作特点2、放大的自发辐射第七章激光特性的控制与改善1、为什么对激光的特性进行控制和改善，常见的有那些方法?2、如何选择横模或纵模，分别有哪些方法3、说明稳频的原理及常见的稳频方法4、分析调Q的原理、方法及目的5、注入锁定的目的如何，怎样实现的6、锁模的目的和方法第九章：常见激光器及其特点Hｅ-Nｅ、Nｄ-YAＧ、红宝石、钛宝石、N2激光器等的发光物质，出光波长及激励方法和特点。
第二部分复习题1、ＴEM0０模式的激光光束垂直入射到完全吸收的介质平面。
平面中央处有半径为a的小孔，求该平面对入射的TEM00模的透过率，并计算出当小孔半径正好等于该处基模光斑半径时的透射率值。
（基模高斯光束基模光斑的光强分布函数2222()0002(,,)()rzI r z I ezωωϕω-=),选基横模的条件（光阑的大小和位置)2、共焦腔氦氖激光器的输出波长为０.63２8μm,Ｌ＝30cm求：⑴基横模的远场发散角。
⑵５m处的光斑直径。
(10分）3、有一平凹氦氖激光器，腔长0.5ｍ，凹镜曲率半径为２m,现用小孔光阑选出TEM０0模，试求光阑放于紧靠平面镜和紧靠凹而镜处两种情况下小孔直径各为多少?(对于氦氖激光器，当小孔光阑的直径约等于基模半径的３.3倍时，可选出基横模。
)4、氩离子激光器的中心波长是0.5１4５μｍ，谱线宽度是Δν＝6×1０8Ｈz，若谐振腔的长度为0．5米,求可能输出的纵模数及相应的频率值。
（激光器的输出横模与纵模数目)5、今有一球面腔,R1＝1.5米，Ｒ2＝-１米，Ｌ=８０厘米．试证明该腔为稳定腔；求出它的等价共焦腔的参数,在图上画出等价共焦腔的具体位置。
6、作一个腔长为50cm的对称稳定腔，试确定反射镜曲率半径的取值范围。
7、试求平凹、双凹、凹凸共轴球面镜腔的稳定性条件。
8、已知二氧化碳激光谐振腔由曲个凹面镜构成，R1=l ｍ,Ｒ2＝2m,Ｌ=0． 5m如何选择高斯束腰斑的大小和位置才能使它成为该谐振腔中的自再现光束？9、激光工作物质是钕玻璃,其荧光线览∆νF=24.0ｎm,折射率η=1．50，能用短腔选单纵模吗?１0红宝石激光器中,Cr3+粒子数密度差Δn= 6×１016/cm3，波长λ＝694．3nm，自发辐射寿命τs = 3×10-－3ｓ,折射率η≈1.76。
仅考虑自然加宽效果,上下能级简并度为１。
试求(1)该激光器自发辐射系数A2１;(2)线型峰值()g ν;(3) 中心频率处小信号增益系数ｇ0 ;(４) 中心频率处饱和增益系数ｇ１１ 一束Ar+高斯激光束，束腰半径为0.41mm,束腰位置恰好在凸透镜前表面上,激光输出功率为400w (指有效截面内的功率),透镜焦距为10mm ，计算Ar+激光束经透镜聚焦后,焦点处光斑有效截面内的平均功率密度。
(Ａr+激光波长5１4.5ｎm) 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。
12、设掺E ｒ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 。
1３、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） -3０14、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15、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 。
１6．如选取透镜的两个焦平面作为入射面和出射面，透镜焦距为ｆ，该光学系统的传输矩阵为 。
（A ）⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-1101f (B ）⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-010f f （Ｃ)⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-010f f (Ｄ)⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛1011 １7.如某光学系统的两个参考平面为一对物－像共轭平面，则该光学系统的ABＣD 变换矩阵四个元素中，必有 。
(Ａ） A=0 (B) B ＝０ (C) C ＝0 (D ） D=0１8．共焦腔在稳区图上的坐标为 。
(A) (－1,-1) (Ｂ) (０，0） （Ｃ) (1，1） (D ） (0,１)19．腔的品质因数Q 值衡量腔的 。
(A)质量优劣 (B)稳定性 （Ｃ）存储信号的能力 （D)抗干扰性２０．今有一球面腔R 1=２ｍ, Ｒ２＝ -1ｍ， L ＝０.8m. 该腔为 。
(A ）稳定腔 (B)非稳定腔 (Ｃ)临界腔 （D ）不能确定２1、设某固体激光器谐振腔长5０ｃm,固体激光介质棒长30c ｍ,其折射率为１.6，其本征纵模的频率间隔为 。
22、设某激光器谐振腔长50cm,反射镜面半径为2c ｍ,光波波长为４00n ｍ，则此腔的菲涅耳数为 。
2３、设激光器谐振腔两反射镜的反射率为Ｒ1＝Ｒ2=R=0．98，腔长L=9０cm ，不计其它损耗，则腔内光子的平均寿命为 。
设v =5×１014Ｈz(即6３０nm)，则激光腔的Q 值为 。
２4．假设激光腔内存在电磁场模式的电场为：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=t j t t r u E t r E c ω2exp )(),(0,式中t c 为腔内光子寿命。
试求:１）电场的傅立叶变换;2)发射光的功率谱;３)谱线宽度。
25.某高斯光束入射到焦距为f 的薄透镜, 该薄透镜位于入射高斯光束的光腰处,如图所示。
求输出光束光腰位置及其光斑的大小。
26、Y AG 激光器是典型的 系统。
（Ａ）二能级 (B) 三能级 （Ｃ) 四能级 （D ）多能级27、自然加宽谱线为 。
(A)高斯线型 (Ｂ) 抛物线型 (C) 洛仑兹线型 （D ） 双曲线型28、某谱线的均匀加宽为10ＭH ｚ,中心频率所对应的谱线函数的极大值为 。
（A)０.1μs (Ｂ) １0-７Hz （C) 0．1s (Ｄ） 1０7Hz 2９、聚光腔的作用是 。
3０、某洛仑兹线型函数为()1220109)(⨯+-=v v a v g （s ），求该线型函数的线宽v ∆及常数ａ。
３1、多普勒加宽发生在 介质中。
(A)固体 (Ｂ) 液体 (C) 气体 (Ｄ) 等离子体３２、多普勒加宽谱线中心的光谱线取值为 。
（A ）D v g ∆=939.0max (B ） D v g ∆=637.0max (C ） Dv g ∆=5.0max （D) 1max =g3３、共焦腔基模光腰为 。
(A)πλω20R = (Ｂ） R ππω20= (C) Rπλω20= (D) λπωR 20=34、某脉冲激光介质中发光粒子的浓度为n=5×１０12cm －3，介质棒长度为L=20ｃm ，横截面面积为A ＝２ｍm 2，输出光频率为v ＝4×1０0TH ｚ,假设可将所有发光粒子全部激发到激光上能级,求在一次脉冲过程中输出的能量。
如脉冲宽度为τ=5μs ,求平均输出功率4、阈值条件是形成激光的 。
（Ａ） 充分条件 (B) 必要条件 (C) 充分必要条件(D) 不确定３5、在粒子数反转分布状态下，微观粒子满足 。
(A) 费米分布 (B) 高斯分布 （C) 波尔兹曼分布 (D)负温度分布36、对同一种介质，小信号增益系数随 而变。
(Ａ) 谱线宽度 （B) 激发功率 (C) 粒子数密度 (D)自发辐射几率37、在连续工作状态下，激光腔内光子数密度N 随时间的变化可表示为 。
38、小信号情况下， 反转粒子数n ∆及增益系数与 无关，与泵浦几率成正比。
增益系数与入射光的频率有关。
39、长度为10c ｍ的红宝石棒置于长度为20cm 的光谐振腔中，红宝石６94．3nm 谱线的自发辐射寿命3410s s τ-≈⨯,均匀加宽线宽为5210MHz ⨯。
光腔单程损耗0.2δ=。
求 （1) 阈值反转粒子数t n ∆；(2） 当光泵激励产生反转粒子数 1.2t n n ∆=∆时，有多少个纵模可以振荡?(红宝石折射率为1.７６)40、设某激光的小信号峰值增益系数为 max G ，阈值增益系数为 t G 。
