激光原理-题库.pdf

激光原理考察题及参考答案 1. 什么是激光? (激光是受激辐射光放大) 2. 阐述产生激光的三个基本条件 （1.工作物质可实现粒子数反转；2.相配的泵浦源；3.适当的谐振腔） 3. 说明谐振腔的作用 (在激活介质两端放置平行的高反镜，使垂直于镜面的初始光来回反射，实现多次光 放大形成激光；其它方向的光则横向逸出腔外。) 4. 简述谐振腔的形式与稳定形分析. (常用有平－平腔；平－凸腔；共焦腔; 共心腔；平－平腔为介稳腔, 平 凸腔属非稳腔, 共焦腔是稳定腔; 共心腔属介稳腔. ) 5. 谐振腔的品质因数 Q 代表什么? (它是描述谐振腔储能和损耗的量, 谐振腔的 Q 值越大，表明激光器损 耗越小，则阈值越低，越容易形成激光振荡. ) 6. 简述谐振腔的模式含义 (能够在谐振腔内存在的稳定光波模式（振辐.相位.频率是稳定的）; 纵模反映能 在激光腔内形成稳定驻波的波长; 横模表明光场在垂直腔轴的平面内的光强分布; ) 7. 激光束的四个基本特性 （1.高单色性；2.高相干性；3.高方向性；4.高亮度） 8. 说明高斯光束的特点 (1. 高斯光束在其轴线附近可看作是一种非均匀高斯球面波，等相位面保持球 面；2. 在其传播过程中曲率中心不断改变，发散角会增大；3. 其振幅在横截面内为高斯分布，强度集中在 轴线及其附近；) 9. 说明影响高斯光束激光束聚焦光斑大小的因素 （聚焦光斑大小与聚焦镜焦距、光束发散角、激光波长三 者成正比；聚焦镜象差也有影响） 10. 简述激光的时间分佈特性 (可分为连续输出, 低频率毫秒级的普通脉冲, 纳秒级的短脉冲, 和皮秒或飞 秒级的超短脉冲.) 11. 简述激光的偏振特性 (激光束的偏振特性可分为线偏振光; 椭园偏振光, 园偏振光, 部份偏振光, 非偏振 的自然光.) 12. 激光器如何选横模? (小孔光阑选模; 聚焦光阑选模; 和非稳腔选模) 13. 说明激光的调Q 的作用 ( 以某种方式使激光器Q 值快速变化, 而在 Q 值低时积累的能量, 在Q 值高时放 出, 形成高峰值功率的快脉冲输出.) 14. 简述声光Q 开关的作用原理（超声波在声光晶体中传播形成振动疏密波, 折射率的变化对激光束如同衍 射光栅，致使激光产生衍射偏转，则降低了谐振腔的 Q 值，不能出激光，如同关断激光；去掉超声波 就有激光射出, 且使关断时积累的光能在打开时同时放出；Q 值猛增，又压缩了脉宽, 大大提高了激光 输出的峰值功率） 15. 简述激光器的倍频有何作用? (非线性晶体在强光场的作用下，在一定方向一定相位匹配的条件下，会 出现较高频率的光振荡，产生较短波长的光出射。而波长变短, 聚焦光斑减小; 频率高其光子能量加大; 材料的吸收机理也会变化; 有利于特殊加工.) 16. 简述随着激光功率的加大, 激光与物质相互作用的几个阶段。（1. 低激光功率时的光入射, 有光反射和 少量吸收的无热阶段；2. 激光功率加大, 由热作用使物质升温；3. 激光功率加大, 升温达到材料相变点, 使物质表面金相组织发生相变；4. 若继续加大激光功率和作用时间, 可升温到材料熔点, 使材料熔化并 达一定熔深；5. 激光功率再加大, 可快速升温到材料气化点使材料气化; 6. 激光功率再加大, 进而出现 等离子体，助长物质对激光的吸收；再进而会出现等离子体爆破波，反而阻挡了工件对激光的吸收。） 17. 对比说明金属,非金属 半导体材料对不同激光的吸收特点 (1)金属表面对激光有强吸收 不透明; 不同 金属表面的反射率与波长有关; 金属性质和表面状态有很大影响——粗糙表面或经表面处理可使吸收 加大；2), 一般，非金属材料对激光低反射，高吸收；3) 影响激光与半导体相互作用的因素有：激光 波长.功率等参数；半导体的晶体结构.导电性能等。且吸收率随温升增加很快。) 18. 叙述激光加工的特点 （1.不接触加工；2 可加工各种金属非金属材料；3.热影响区小，变形小；4.激光易 于传导和聚焦；5.速度快, 效率高；6.激光功率可数控进而实现全数控自动化加工