《激光原理》本科期末考试试卷及答案.doc

系、班 姓 名 座 号 …………………密……………封……………线……………密……………封……………线………………… 华中科技大学2012年《激光原理》期末试题(A) 题 号 一 二 三 四 总分 复核人 得 分 评卷人 填空: （每孔1分，共17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 。 2. Nd:YAG激光器可发射以下三条激光谱线 946 nm、 1319 nm、 1064 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 3 几能级激光器。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. 激光器的基本组成部分 激活物质、 激光谐振腔 、 泵浦源 。 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 锁模 、 调Q 两种方法。 二、解释概念：（共15分，每小题5分）(选作3题) 题 号 一 二 三 合计 得 分 1. 基模高斯光束光斑半径： 激光光强下降为中心光强点所对应的光斑半径. 2. 光束衍射倍率因子 光束衍射倍率因子= 3. 一般稳定球面腔与共焦腔的等价关系： 一般稳定球面腔与共焦腔的等价性：任何一个共焦腔与无穷多个稳定球面腔等价；　　　任何一个稳定球面腔唯一地等价于一个共焦腔。 三、问答题：（共32分，每小题8分） 题 号 一 二 三 四 合计 得 分 1. 画出四能级系统的能级简图并写出其速率方程组 系、班 姓 名 座 号 …………………密……………封……………线……………密……………封……………线………………… 2. 一两块球面镜组成的直腔，腔长为L，球面镜的曲率半径分别为R1和R2，写出其往返矩阵的表达式。 答:往返矩阵为: 3．什么是对成共焦腔,计算对成共焦腔g参数.: 答: 对成共焦腔:R1=R2=L 对成共焦腔g参数.: 4. 画出声光调Q激光器原理图，说明声光调Q基本原理？ 答.电光晶体两端加一定电压，使沿x方向的偏振光通过电光晶体后，沿 轴两方向偏振光的位相差为　，电光晶体相当于1/4波片，光束两次通过电光晶体时，偏振方向旋转90°，偏振方向与偏振片检偏方向垂直，光束无法通过检偏片，腔内损耗高，激光无法振荡;突然撤除电压后，损耗迅速下降，上能级反转粒子数迅速转化为激光脉冲输出. 四． 计算题（36分） 题 号 一 二 三 四 合计 得 分 试计算连续功率均为1W的两光源，分别发射＝0.5000(m，=3000MHz的光，每秒从上能级跃迁到下能级的粒子数各为多少？（8分） 解：若输出功率为P，单位时间内从上能级向下能级跃迁的粒子数为n，则： 由此可得： 其中为普朗克常数，为真空中光速。 所以，将已知数据代入可得： 时： 时： 系、班 姓 名 座 号 …………………密……………封……………线……………密……………封……………线………………… 2. 今有一球面腔，，，L＝80cm。试证明该腔为稳定腔；求出它的等价共焦腔的参数。（9） 解：g=1-=0.47 g=1-=1.8 ，gg=0.846 即：0 gg1，所以该腔为稳定腔。 由公式（2.8.4） Z==-1.31m Z==-0.15m f==0.25m f=0.5m 3. 3. 一均匀加宽激光器，其输出耦合镜透射率为T(T1),求其在单纵模条件下输出功率表达式.(已知均匀加宽激光介质增益表达式为 解：设腔内各处光强相同 腔外出射光强 ： 输出功率 : A为光斑面积 腔内平均光强： 则得： 由于稳态时： 且 则得：