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2010—2011学年第1学期 《激光原理与技术》试卷 评分标准及参考答案 专业班级 姓 名 学 号 开课系室 光电信息科学系 考试日期 2010年12月16日 题 号 一 二 三 总分 得 分 阅卷人 本套试题共17题，满分100分，答题时间120分钟。 一、填空题：（本题共40分） 1、（2分） LASER是英文 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 的缩写。(如单词写的不全，或拼写有误，酌情扣1分) 2、（3分） 激光器主要由 工作物质 、 谐振腔 和 泵浦系统 三部分组成。（每空1分，答出基本含义就给分） 3、（2分） 有一个谐振腔，腔长L=1m，折射率取1，在的范围内所包含的纵模个数为 10 或11 个。（答10 ；11；10或11均给分） 4、（4分）目前世界上激光器有数百种之多，如果按其工作物质的不同来划分，则可分为固体激光器、气体激光器、 液体激光器 、 半导体激光器 、 化学激光器 和 光纤激光器 等。（写出4类即可，重复的扣分） 5、(3分) 稳定腔的一块反射镜的曲率半径，其中为腔长，则另一面镜的曲率半径取值范围 或。（缺一个解扣1分） 6、（3分） 一般文献将激光的基本特性归结为 方向性 、 单色性 和 高亮度 。（答出基本意思就给分） 7、（3分）一光束通过长度为的均匀激励工作物质，如果出射光强是入射光强的两倍，那么该物质的增益系数为 （假设光很弱，可不考虑增益或吸收饱和效应）。 8、（4分） 采用调Q技术可将激光的脉宽压缩到纳秒量级，常用的调Q方法有 转镜调Q 、 电光调Q 、 声光调Q 和 饱和吸收调Q 等。（每空1分） 9、（2分） 多普勒加宽属于 非均匀 加宽，其特点为原子系统中不同原子或原子群对谱线的不同部分有贡献；而碰撞加宽属于 均匀 加宽，其特征是所有原子对整个谱线都有贡献。 10、(4分) 写出下面几种激光器的较强谱线波长：（请以纳米为单位） (1)红宝石激光器 693.4nm (2)Nd:YAG激光器 1064nm (3)激光器 16000nm (4)He-Ne激光器 632.8nm (每空1分，不按要求的单位不得分) 11、（3分） 激光倍频技术可以使激光的频率变为原来的 2 倍，具体实现有 内 腔倍频和 外 腔倍频两类。（每空1分） 12、（3分） 光和物质发生的三种相互作用分别为： 自发辐射 、 受激辐射 、 受激吸收 。（每空1分） 13、（4分）方形镜共焦腔的横模强度花样如图所示，写出其模式标记（，确定其中的值）， 为 模花样， 为 模花样。（每空2分） 二、计算及论述题（共45分） 14、（本题20分） 写出基模高斯光束的传播公式，并说明各项的物理意义；若某高斯光束束腰尺寸为，，求与束腰相距远处的光斑半径和波前曲率半径；写出束腰处和距束腰处的参数。 解：(1)沿Z轴传播的寂寞高斯光束的表达式为： （2分） 其中： 为Z处光斑半径 为Z处的曲率半径R 为瑞利长度，共焦参数 为束腰半径 （3分） (2)当时， 因此，与束腰相距处， （5分，直接写出结果的酌情扣分） 与束腰相距处， （5分，直接写出结果的酌情扣分） (3)在束腰处，有 ，有： ( 5分，直接写出结果的酌情扣分） 15、（本题10分） 写出判断光学谐振腔稳定性的公式，利用该公式和图解方法判断下列谐振腔的稳定性。 （1） （2） （3） 解：谐振腔的稳定性条件为：， 对两镜腔，此条件简化为，即 （1）对于的谐振腔，有 ，所以该腔不稳定 （2分） （2）对于的谐振腔，有 因此该腔稳定 （2分） （3）对