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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,线宽,中心波长60nm,模式数目为( ) 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,当时 ,饱和显著,非小信号中心频率增益系数为:(c )(A) (B) (C) (D) 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,=1.5,纵模间隔为b()(A) (B) (C) (D)二、填空题(共20分)1. 稳定腔的一块反射镜的曲率半径R14L,求另一面镜的曲率半径取值范围 。(5分)2.一共焦腔(对称)L0.40m,0.6328mm,束腰半径,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) W13 、 W21 E2 、 E1 、 A21 。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0.5145mm,腔长L1m,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)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) 受激吸收几率(激励几率) 受激发射几率 激光上能级 、 基态能级, 又是激光下能级, 也是抽运能级、 自发发射几率 三、计算题(共40分)解:(1)(12分) (2分) (3分)(2) (2分) (2分) (3分)2(14分)证明:由,等式两边对t求导,并令其为零 (3分)得: (3分)整理上式可得:,即: (3分)式中t即为最佳透射率tm,则最佳输出功率 (2分) (3分) 3(14分)解:(1)束腰半径 (3分)(2)束腰位置m; (2分)(3)两镜面上的光斑尺寸分别为: (3分) (3分)(4)焦参数 (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) 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)广东工业大学考试试卷 ( B )课程名称: 激光原理及应用 考试时间: 第 18 周星期 五 ( 2007年1 月 5日)题号一二三四五六七八九十总分得分评分人 一单项选择(30分)1在一定温度下,自发辐射几率是受激辐射几率的( B )倍 2粒子数反转分布状态微观粒子满足(D ) (A) 费米分布(B)高斯分布(C) 玻尔兹曼分布(D)负温度分布3碰撞增宽谱线为( C ) (A) 高斯线型 (B)抛物线型 (C) 洛仑兹线型 (D)双曲线型4CO2谱线的多普勒增宽为53MHz,中心频率所对应的谱线函数极大值为( A )5平行平面腔在稳定图上的坐标为( C )(A)(-1,-1) (B) (0,0) (C)(1,1) (D)(0,1)6谐振腔的纵模共振频率为( A ) 7对称共焦腔基模光腰为( A ) 8对同一种介质,小信号增益系数随( B )变化(A)谱线宽度 (B)激发功率 (C)粒子数密度(D)自发辐射几率9调Q激光器通常可获得( C )量级短脉冲10红宝石激光器是典型的( B )系统 (A)二能级 (B)三能级 (C) 四能级 (D)多能级二. 填空(20分)1 激光束的基本特性是_、_、_。(4分)2光和物质相互作用产生受激辐射时,辐射光和照射光具有完全相同的特性,这些特性是指 、 、 和 。(4分)3激光腔振荡模的特征是 、 、 、 。(4分)4 He-Ne激光器是典型的四能级系统,有三条主要激光谱线,其激光谱线及波长分别为 、 、 。(6分)5若光束通过1m长的激光介质以后,光强增大了一倍,此介质的增益系数G为 (2分)三、计算题(44 分)1 (8分)静止氖原子谱线中心波长为,求当它以0.1c速度向观察者运动时,中心波长变为多大? 2(8分)腔长为0.5m的氩离子激光器,发射中心频率5.85l014Hz,荧光线宽6l08 Hz,问它可能存在几个纵模?相应的q值为多少? (设=1)3(20分)某激光器采用平凹腔,腔长L1m,凹面镜曲率半径R2m。求:(1) 它产生的基模高斯光束的腰斑半径及腰斑位置。(2) 它产生的基模高斯光束的焦参数。(3) 它产生的基模高斯光束的远场发散角。4,(8分)He-Ne激光器辐射6328光波,其方形镜对称共焦腔,腔长L0.2m。腔内同时存在,横模。若在腔内接近镜面处加小孔光阑选取横模,试问: (1)如只使模振荡,光阑孔径应多大? (2)如同时使,模振荡而抑制振荡,光阑孔径应多大?
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