激光原理及应用试卷(共7页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上激光原理及应用 试卷 班级 姓名 成绩 一、 填空题(1.520=30分)1.光与物质的相互作用有三种不同基本过程,即 , 及 A21称为: B21称为: B12称为: 自发辐射的平均寿命与A21关系为 2. 引起谱线增宽的原因主要有三种,即 。它们的线型函数有两种,分别是 。3. 光的一个基本性质是具有 。一方面光是电磁波,具有波动性质,有一定的 和 。另一方面光是光子流,是具有一定 和 的物质粒子流。4产生激光必须具备的三个条件: , , 二、 问答题(56=30分)1. 简要叙述激光器稳定出光的过程。2. 三种谱线增宽形式中哪些是均匀增宽?哪些是非均匀增宽,为什
2、么?3.详细说明对称共焦腔中高斯光束的特点,并图示4. 叙述用兰姆凹陷稳频的工作原理。三、 分析题(40分)1. (10)如图所示为的和(基态)分别为激光上下能级,和分别为上下能级的粒子数密度,谐振腔中传播的单色光能密度为(假设其线宽比介质的线型函数的线宽窄得多)。图中过程为泵浦速率为R0的抽运过程,为自发辐射过程,和分别为受激辐射和受激吸收过程,自发辐射系数、受激辐射系数和受激吸收系数分别为A10、B10、B01。试写出能级在单位时间内粒子数密度的增加量,并说明表达式中每一项的物理意义2. (15分)一染料激光器输出激光的波长为0.63m,采用平凹腔,凹面镜的曲率半径为2m,腔长为1m,(1
3、)求出它所产生的高斯光束的光腰大小和位置,共焦参数f以及发散角q。(2)如果使用焦距为5cm的凸透镜聚焦,入射光腰到透镜的距离为1.50m。问:离透镜1.0m处的出射光斑半径为多少?3.(15)设有三束频率分别为、和、光强为I0、I1和I2的强光沿相同方向或相反方向(如图)通过中心频率为的非均匀加宽增益介质(I0I1 I2)。试分别分析下列两种情况下反转粒子数按速度的分布,并画出相应的分布曲线,要求在图中标出烧孔位置及烧孔深度。深度只要求标出相对大小。zz激光原理及应用 试卷 (答案)四、 填空题(1.520=30分)1.自发辐射、受激辐射、受激吸收;自发辐射系数、受激辐射系数、 受激吸收系数
4、; 1/A212. 自然增宽、碰撞增宽、多普勒增宽;洛仑兹线型、高斯线型3. 波粒二象性;波长、频率;能量、动量4有提供放大作用的增益介质、有外界激励源造成粒子数反转分布、有光学谐振腔五、 问答题(56=30分)1. 简要叙述激光器稳定出光的过程。答:激光增益介质在激励源的激励下造成一定数目的粒子数反转分布,高能级上的粒子不稳定会产生自发辐射光,增益介质对这些最初始的自发辐射光有一定的增益系数,此时的增益要大于谐振腔的总损耗,光在谐振腔中往返传播一周增加的量大于损耗的量,因此光在谐振腔中逐步得到放大;当光继续被放大到一定强度可与激光器的饱和光强可比拟时,光强将使介质的增益系数产生饱和效应,当增
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