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1、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 M0-7(B) 1.24 106(C) 1.24 105(D) 1.24 1 42、若掺Er光纤激光器的中心波长为波长为1.530叩，则产生该波长的两能级之间的能量问隔约为 cm-1。(A) 6000(B)6500(C)7000(D)100003、波长为人=632.8nnm勺He-Ne激光器，谱线线宽为=1.7知 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一个。_9(A) 6(B) 100(C) 10000(D) 1.2 09
2、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5X108MHz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；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Oexp( hv / kT) -1班级 姓名 等级1、在某个实验中，光功率计测得光信号的
3、功率为-30dBm,等于 Wo(A) 1X106(B) 1 10-3(C) 30(D)-302、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 九二10然川输出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E2和E1 (设g1=g，相应的频率为v
4、(波长为人)，能级上的粒子数密度分别为n2和n1,求(a)当 v =3000MHz T=300K 时，n2/n1=?(b)当入=1代叫T=300K时，1/小=?(c)当入=1代叫叫/n=0时，温度T=？E0 exp(i2皿0t),0 t tc2、设光振动随时间变化的函数关系为E(t)=0,其它(V0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。、选择题班级姓名得分1 .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 为 。f,该光学系统的传输矩阵(B)(C)lf(D)，i r0 1-像共腕平面，则该光学系统的C=0(D)D=0ABCD变换矩阵四2.如某光学系统的两个参考
5、平面为一对物 个元素中，必有。(A) A=0(B) B=0(C)二、填空题1 .当光线顺序通过变换矩阵分别为 Ti,T2,，下的m个光学元件组成的光学系统时，前一元 件的出射光线作为后一元件的入射光线，分别以第一个元件的入射面和最后一个面的出射面 为参考平面，此光学系统的传输矩阵为 。2 .反演对称光学系统对光线的变换作用与光学系统的使用方向无关，这样，反演对称光学系 统的正向变换矩阵与反向变换矩阵 。3 .反演对称光学系统变换矩阵的对角元素相等，且对应的行列式的值为 。三、计算题1.焦距为10cm的正透镜与焦距为10cm的负透镜相距5cm,求两个透镜组成的光学系统的变 换矩阵、等效焦距、主平
6、面H2与H1以及焦点的位置，并作出相应的光路图。(分别以两个透 镜为参考平面)班级序号姓名 得分1 .共焦腔在稳区图上的坐标为 。(A) (-1,-1) (B) (0,0) (C) (1,1) (D) (0,1)2 .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3 .今有一球面腔 R1=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、填空题1、设某固体激光器谐振腔长 50cm,固体激光介质棒长30cm,其折射率为1.6,其本征纵模 的频率间隔为。2、设某激光器谐振腔长50cm,反射镜面半径为2cm
7、,光波波长为400nm,则此腔的菲涅耳 数为。3、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=5X1014Hz(即630nm),则激光腔的Q值为 三、证明题与计算题1 .试证明共焦腔是稳定腔2 .设激光器谐振腔长1m,两反射镜的反射率分别为80%和90%,其它损耗不计，分别求光 在腔内往返2周，以及t=10-8秒时的光强是初始光强的倍数。3 .假设激光腔内存在电磁场模式的电场为：E(r,t) =E0u(r)exp -工+ jt ,式中tc为腔内12tc ，J光子寿命。试求：1)电场的傅立叶变换；2)发射光的功率谱；3
8、)谱线宽度。班级序号姓名、选择题1、TEM 00高斯光束的强度图为(B)(C)(D)Mkr必 1卸颜e 与?欧喻2、某单模光纤FP腔的输出特性如右图,该腔的自由谱宽为GHz。(A) 10(B) 20(C) 40(D) 501、填空题激光腔镜的衍射效应起着“筛子”的作用，它将腔内的筛选出来。2、FP腔的往返传输矩阵为O XK rm2 I kHzZU IYU Aq Off1.某高斯光束入射到焦距为f的薄透镜, 求输出光束光腰位置及其光斑的大小。该薄透镜位于入射高斯光束的光腰处,如图所示。2.为了测试某光纤 FP腔的1.55 m波段透射特性，需要一台1.55 g波段的宽激光光源，可是实验室没有专用的
9、相关波段光源，请同学们提出两种可行的解决方案。激光原理与技术习题六班级序号 姓名 等级 一、选择题1、YAG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2、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3、某谱线的均匀加宽为10MHz,中心频率所对应的谱线函数的极大值为 。(A) 0.1 S(B) 10-7Hz(C) 0.1s(D) 107Hz二、填空题1、一个模内即使没有光子，但仍具有一定的能量% =1网,这称为零点能。当有 n个光子时，该模具2有的能量为 。2、线型函数归一化条件的数学表达式是 。3、均匀加宽的特点是所有原子对于均匀加
10、宽的贡献 ,原子不可区分。4、聚光腔的作用是 。三、计算与综合题1 一. 21、分别求频率为V1 =v0 +人丫和丫1 =v0十 Av处的自然加范线型函数值(用峰值gmax表不)2 22、某洛仑兹线型函数为g(v)=212v -v09 10(s),求该线型函数的线宽 Av及常数a。3、考虑谱线加宽之后，原子(或粒子)的跃迁可用下式描述dn1=nzB21 ,1g(v,v0) ；vdvdt st一请解释闪灯泵浦激光器效率不高的原因，指出提高光泵浦效率的途径，试举例说明。、选择题班级序号姓名1、多普勒加宽发生在(A)固体介质中。(B)液体 (C)气体(D)等离子体2、多普勒加宽谱线中心的光谱线取值为
11、(A)g max0.939-Vd(B)max0.637Vd(C)0.53、共焦腔基模光腰为(A) 00二、填空题1、激光器速率方程组是表征的微分方程组。2、g max-Vd2 二R(C)0和工作物质各有关能级上的(D) g max = 1随时间变化CO2激光器工作温度为 227C,则谐振腔内辐射场的单色能量密度Ev= 受激辐射跃迁几率 W21= 。 ( B21 =6x 1020m3/Js2,入=10.61、某脉冲激光介质中发光粒子的浓度为n=5X 1012cm-3,介质棒长度为L=20cm ,横截面面积为 A=2mm2,输出光频率为v=4X100THz ,假设可将所有发光粒子全部激发到激光上能
12、级，求在一次脉冲过程中输出的能量。如脉冲宽度为 =5W求平均输出功率。2、画出四能级激光系统的能级图，并导出其速率方程组。班级序号 姓名一、选择题1、某激光器输出功率与泵浦功率之间的关系如右图。该激光器的斜效率为：。(A) 40%(B) 50%(C) 75%(D) 80%2、某激光器输出功率与泵浦功率之间的关系如上题图。则该激光器的泵浦阈值功率为 Wo(A)2.5(B) 5(C) 10(D) 15D Q5141gZ453Qpuiikip porjBr (W)5 Q 5n 1d- JdJ宝au 4InaUKn3、自发辐射爱因斯坦系数A21与激发态E2能级的平均寿命之间的关系是 。1(A) A21
13、 (B)A21 = (C) A21 = T / 2(D) A21 = T / e4、阈值条件是形成激光的 。(A)充分条件(B)必要条件5、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6、对同一种介质，小信号增益系数随 (C)充分必要条件o(D)不确定(C)波尔兹曼分布(D)负温度分布而变。(A)谱线宽度(B)激发功率(C)粒子数密度(D)自发辐射几率1、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2、小信号情况下，反转粒子数An =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。三、计算与综合题1、氨就激光器有下列三种跃迁，即3s2-2P4
14、的632.8nm, 2s2-2P4的1.1523 ”和3s2-3P4的3.392的跃迁。求400K时它们的多普勒线宽，分别用 GHz、m、cm-1为单位表示。为了得到 632.8nm的激光振荡，常 采用什么办法？姓名班级序号、多项选择（5个备选答案中至少 2个正确）1、自发辐射具有下列性质（A各向同性 B单色性不好C非相干的频率范围宽E无确定偏振2、原子受激辐射的光与外来的引起受激辐射的光具有A频率B发散角C量子状态偏振传播方向3、光谱线加宽是由下列因素引起的（A原子碰撞B激发态有一定寿命C热运动D多普勒效应E温度变化4、在连续运转激光器稳定状态（A增益系数随泵浦功率增加增益系数随光强增加而减小C小信号增益系数随光强增加小信号增益系数随泵浦功率增加增益系数等于阈值增益系5、光谱线均匀加宽对应下列说法（AA大量原子集体具有一定的寿命B大量原子集体中的原子相互碰撞C 大量原子以同一线型发射发射线型为高斯线型二、填空题1、某激光器输出功率与泵浦功率之间的关系如右图。则该激光
