试题答案第学期课程名称激光原理与激光技术.doc

2009—2010学年第 2 学期 课程名称： 激光原理与激光技术 使用班级： 电科、光信息、物理07级 命题系别： 光电技术学院 命题人：_______钟先琼 _____ 一、判断题（每小题1分，共5分） 1、× 2、× 3、 √ 4、× 5、× 二、名词解释（每小题3分，共15分） 1、处于同一光子态的光子数称为光子简并度。具有以下几种相同的含义：同态光子数、同一模式内的光子数、处于相干体积内的光子数、处于同一相格内的光子数。 2、实际上由于各种因素的影响，自发辐射并不是单色的，而是分布在中心频率附近一个很小的频率范围内，这种现象称为谱线加宽。 3、大量实验表明，一般固体激光器所输出波型并不是一个平滑的光脉冲，而是一群宽度只有微秒量级的短脉冲序列，即所谓“尖峰”序列。激励越强，则短脉冲之间的时间间隔越小。这种现象称为弛豫振荡效应或尖峰振荡效应。 4、在有源谐振腔中，由于增益物质的色散，使纵模频率比无源腔纵模频率更靠近中心频率，这种现象叫做频率牵引。 5、对于非均匀加宽单模激光器，在单模输出功率和单模频率的关系曲线上，当振荡模频率时，曲线有一凹陷，即称为兰姆凹陷。 三、填空题（每空1分，共33分） 1、频率稳定（本题分，每空1分）（本题分，每空1分）（本题分，每空分）（本题分，每空分）（本题分，每空1分）（本题分，每空1分）（本题分，每空1分）（本题分，每空1分）（本题分，每空1分）（分）（分）（分）（分）或Q值按照规定的程序变化，在泵浦激励刚开始时，先使光腔具有高损耗因子，激光器由于阈值高而不能产生激光振荡，于是亚稳态上的粒子数便可以累积到较高的水平。然后在适当的时刻，使腔的损耗因子突然降低到，阈值也随之突然降低，此时反转集居数大大超过阈值，受激辐射极为迅速地增强。于是在极短的时间内，上能级储存的大部分粒子的能量转变为激光能量，形成一个很强的激光巨脉冲输出。采用调Q技术很容易获得峰值功率高过兆瓦，脉宽为几十毫微秒的激光巨脉冲。 （分） 电光调Q激光器示意图（分）（分）（分）（分）本题满分分 （2分） 由于：，即 （1分） 所以 （2分） 即： （2分） 从而得到激光单色性 （2分） 2、（本题满分1分 (1) 其中的当凹面向腔内时取“”，当凸面向腔内时取“”。 （3分） 用(1)式计算时，谐振腔长应取等效长度。则将用代替： (2) 其中为谐振腔的几何长度，为增益介质折射率，为增益介质长度。 （3分） 代入数值，即： 解得： 即： （2分） 即当：时，该谐振腔为稳定腔。 （2分） 3、（本题满分1分，其中，、、分别是初始反转集居数密度、工作物质损耗系数和工作物质中心频率处的发射截面。 （1分） (1) 输入光脉冲极强时，即：，则： （1分） 代入输运方程得： ，设放大器长为l，则对上式两边积分得： （2分） 则单位面积上的输出光子数公式为：。 （1分） 能量增益公式为： 。 （1分） (2) 输入光脉冲极弱时，即：，则： （2分） 代入输运方程得：，设放大器长为l，则对上式两边积分得： （2分） 则单位面积上的输出光子数公式为：。 （1分） 能量增益公式为： 。 （1分） 试 题 答 案 - 5 -