1、. WORD. 格式整理.電子科技大學2010 -2011 學年第 2 學期期 末 考試 B 卷得 分 一 . 選擇題（單選）（共 20 分，共 10 題，每題2 分 ）1、與普通光源相比，下列哪項是激光的優勢D 。A、相干性好B、發散角小C、譜線窄D、以上都是2、要產生激光下列哪個條件不是必需具備的_D_。A、實現集居數反轉（粒子數反轉）B、受激輻射躍遷C、具有增益介質D、諧振腔為穩定腔3、下列譜線加寬方式中，不屬于均勻加寬的是B。A、自然加寬B、多普勒加寬C、晶格振動加寬D、碰撞加寬4、從輸出光束特性考慮，一個穩定腔等價于無窮個A 。A. 穩定腔B.臨界腔C. 共焦腔D. 非穩腔5、若激光

2、器輸出為某一模式的厄米特-高斯光束，且其兩個主軸方向上的M 2值為 5 和 3，則該模式可能為D 。A、 TEM01B、 TEM 11C、 TEM31D、 TEM216、下列腔型中，肯定具有共軛像點的是C（非穩腔）。A、B、7、可以利用下列哪種損耗進行模式選擇BA、腔鏡不完全反射損耗B、衍射損耗C、材料中的非激活吸收損耗D、以上都不對8、 在振幅調制鎖模激光器中，若損耗調制器緊貼腔鏡放置且腔長為L, 光速為c, 則損耗調制信號的角頻率為_CA、2cLC、c2LD、c4L.專業. 知識.分享 .9、 KDP 晶體橫向電光調制的主要缺點為_C_。A、半波電壓太高B、調制帶寬低C、存在著自然雙折射引

3、起的相位延遲D、調制頻率較高時,功率損耗比較大 10、下列性質選項中，對于由受激輻射躍遷產生的光子與入射光子相同的是 _D_。B、頻率D 、以上都是A、偏振方向C、運動方向20 分，共 20 空，每空2 分）1、激光器采用開放式諧振腔的主要原因是減少模式數。2、一質地均勻的材料對光的吸收系數為，光通過長為l 的該材料后，出射光強占入射光強的比例e l 。在均勻泵浦的情況下，一光束通過長度為l的該工作物質。如果出射光強是入射光強的兩倍，該物質的增益系數為ln 2/l（假設光很弱，可不考慮增益或吸收的飽和效應）。3、實現鎖模需滿足的相位關系是相鄰縱模相位差為常數4、 非穩腔與穩定腔相比，非穩腔 腔

4、更容易實現大的模體積和橫模鑒別能力，在穩定腔中基模與高階模相比高階模具有更大的模體積。5、 在非均勻加寬氣體激光器中，數量最多的粒子的表觀中心頻率為增益介質中心頻率，其運動速度為0。6、 在中心頻率為v0的連續均勻加寬激光器中，若有兩個頻率為v1和 v2的縱模在振蕩，且v1 v0 v2 v0 ，則最后形成穩定振蕩的是頻率為v1的光場（不考慮空間燒孔效應）；在相同的條件下，若增加腔長，則激光器輸出的縱模數會 不變 。7、 在用 KDP 晶體縱向電光調制系統中，波片的作用是使得通過晶體后的兩偏振分量產生附加相位差為_ _，對應的兩偏振分量的光程差為四分之一2波長，其作用可以通過在晶體上附加V /

5、4 電壓來代替。8、當進行聲光調制時，通過改變超聲波的功率 實現調制；當進行聲光偏轉時，通過改變超聲波的頻率 來實現偏轉。9、被動鎖模激光器中，由不規則的脈沖演變到鎖模脈沖的物理過程大致分為三個階段，分別是_線性放大階段， _非線性吸收階段， _非線性放大階段。10、二階非線性極化產生倍頻和光學參量振蕩，光學相位共軛基于三階非線性極化。三、簡答題（共30 分 ）1、激光是受激輻射光。但在激光工作物質中，自發輻射、受激輻射和受激吸收是同時存在的，試討論使受激輻射過程占優勢的條件，采取什么措施可以滿足這個條件？（6 分）答： （ 1）受激輻射相對于受激吸收占優勢的條件是粒子數反轉，通過泵浦可實現粒

6、子數反轉.（3分 ）（2）受激輻射相對于自發輻射占優勢的條件是諧振腔內只有一個或少數幾個模式起振，（因為分配到一個模式的自發輻射幾率等于一個光子引起的受激躍遷幾率，只要模式數足夠少，受激輻射將占優勢），采取的措施是建立諧振腔，并采用適當的選模措施。（3 分 ）2、當高斯光束通過薄透鏡時，假設透鏡焦距F 一定， 0 為透鏡變換后的遠場發散角，物距l 取何值時00，取何值時00？（6分）答：根據高斯光束的性質，0000，0000分兩種情況進行討論1） 若 F f，透鏡焦距足夠小，無論l 取何值，均可使00 。 （2 分 ）2） 在 F f 的情況下22or l F F 2 f 2（2 分 ）02F

7、22 1 l F F2 f20 F l f22222f lF F f.（2 分2F202221 F F0 F l f23、均勻加寬工作物質的增益飽和與非均勻加寬工作物質的增益飽和的基本特征是什么？（6 分）答： （ 1） 對均勻加寬工作物質，頻率為 1 的強光入射有效地消耗了激發態度額原子數，原子對其他頻率處的貢獻降低了，使得其他頻率的弱光的增益系數也以同等程度下降，其結果是增益在整個譜線上均勻下降。（3 分 ）（ 2）對非均勻加寬工作物質，頻率為1 的強光只引起表觀中心頻率在1 附近的反轉集居數飽和，因而在增益曲線上形成一個燒孔。（3 分 ）. WORD. 格式整理.4、綜合比較聲光偏轉和電

8、光偏轉的特點（提示：從偏轉角度、驅動電壓、偏轉效率、對激光頻率的影響等方面進行分析）（ 6 分）答： （ 1）聲光偏轉角度大，驅動電壓低，偏轉效率低于電光偏轉，引起激光頻率偏移。 .（3分 ）（ 2）電光偏轉角度小，驅動電壓高，偏轉效率趨近于100%，不影響激光頻率。 .（3 分 ）5、試比較調Q 激光器和鎖模激光器產生短脈沖的工作原理的本質區別（6 分）答： （ 1）調 Q 的基本原理是通過調節諧振腔的Q 值（損耗）的方法，使腔內的反轉粒子數積累到最大，再突然提高Q 值， 使積累在上能級的大量粒子雪崩式的躍遷到低能級，于是在極短的時間內將能量釋放出來，就獲得峰值功率極高的短脈沖輸出。（3 分

9、 ）（ 2）鎖模的基本原理是使各縱模在時間上同步，即把它們的相位相互聯系起來，使之有確定的關系（q 1 q 常數） ，各個縱模發生相干疊加，輸出一個峰值功率高、脈沖寬度窄的脈沖序列，脈沖寬度近似等于振蕩線寬的倒數。（3分）四、計算與問答題（30 分）1、如圖所示，波長為=1.06 m 的 Nd:YAG 激光器，全反射鏡的曲率半徑R=0.5m，距離全反射鏡a=0.15m 處放置長為b=0.18的 Nd:YAG 棒，其折射率=1.8，棒的右端直接鍍上半反射膜作為腔的輸出端。（ 15分）1）判別腔的穩定性；（ 5 分）2）求Nd:YAG 晶體棒輸出端的光斑半徑；（ 3分）3） 在距輸出端c=0.2m

10、 處放置 F=0.1m 薄透鏡， 求經透鏡后的光腰半徑和位置。7 分)解答： 1)等效腔長L a b/ 0.15 0.18/1.8 0.25m(1).(2分 )g1g21LR1R2L0.25 1 0.250.5(2)0 g1g2 1(3)該腔為穩定腔。(3 分 )2) R 2L ，該腔為半共焦腔，束腰在平面鏡位置處R 0.5 1.06 10622 3.14290 m(4) .(4 分 )3)f623.14290 10 61.06 10 60.249m(5)經過透鏡后的光束腰斑半徑290 10 6 0.10.1 0.2 2 0.2492108 m(6).(3分 ).專業. 知識.分享 .l F

11、l F F2l F 2 f2(3 分 )腰斑位置20.2 0.10.120.120.114m(7)0.2 0.10.24922、某四能級系統，其E0為基態能級，四個能級的簡并度相同。泵浦光頻率與E0、 E3間躍遷相對應，其躍遷幾率W03 =Wp。E3能級到 E2能級的躍遷足夠快，使得 E3能級上的粒子數可忽略，且E3到其它能級的躍遷可忽略。E2能級的壽命 2 較長， E1 能級的壽命1 較短，但不可忽略，因而E1 能級上的粒子數密度不可忽略，E2 E1的躍遷速率為1/ 21，總粒子數密度為n，求：（ 15分）1） 在 E2和 E1間形成集居數反轉的條件（因無諧振腔，也無相應頻率的光入射，因而

12、E2和 E1間的受激輻射和受激吸收可忽略）； （ 8分）2） E2和E1 間的反轉集居數密度與Wp、 n 的關系式；（ 4分）3）泵浦極強時E2和E1 間的反轉集居數密度。（ 3分）解答： 1）穩態躍遷速率方程：dn2 Wpn0 n20（1）dt2dn1n2n1 0（2）dt 211n0 n1 n2 n（3）.5 （分 ）由（2）式得到1n11n2（4）21nn2n1n211（5）21由（5）可得E2和E1 間形成集居數反轉的條件是：121（6）（3 分 ）2）由（1）式得到n2 Wp n n1 n2 2（7）將（4）式代入（7） ，得到Wpn 2n21Wp 21 Wp 221(8)5）式得到Wpn 2n11Wp 21 Wp 221(9) (4 分 )3）當Wp極強時，Wp 21企業發展戰略的要求，有計劃地對人力、資源進行合理配置，通過對企業中員工的招聘、培訓、使用、考核、評價、激勵、調整等一系列過程，調動員工地