(完整版)哈工大激光原理考研试题
考研哈工大试题及答案
考研哈工大试题及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 下列哪个选项是哈尔滨工业大学的简称？A. 哈工大B. 哈师大C. 哈理工D. 哈工程答案：A2. 哈尔滨工业大学位于哪个省份？A. 黑龙江省B. 吉林省C. 辽宁省D. 内蒙古自治区答案：A3. 考研初试中，数学科目满分为多少分？A. 100分B. 150分C. 200分D. 300分答案：B4. 下列哪一项不是考研复试的内容？A. 笔试B. 面试C. 体检D. 体育测试答案：D5. 考研复试通常在初试成绩公布后的多长时间内进行？A. 1个月B. 2个月C. 3个月D. 4个月答案：B二、填空题（每题2分，共10分）1. 考研初试成绩一般由________和________两部分组成。
答案：公共课、专业课2. 考研复试时，考生需要携带的材料包括________、________和准考证等。
答案：身份证、学生证3. 考研复试中，面试环节主要考察考生的________能力和________能力。
答案：专业、沟通4. 考研初试中，英语科目的考试时间为________分钟。
答案：1805. 考研初试成绩公布后，考生可以通过________和________查询成绩。
答案：研招网、学校官网三、简答题（每题10分，共20分）1. 简述考研复试的重要性。
答案：考研复试是选拔研究生的重要环节，它不仅考察考生的专业知识和技能，还考察考生的综合素质和学术潜力。
复试成绩在最终录取中占有重要比重，因此考生需要认真准备，充分展示自己的实力。
2. 描述考研初试和复试的区别。
答案：考研初试主要考察考生的公共课和专业课知识，通常以笔试形式进行。
复试则更注重考生的综合素质和专业能力，包括面试、笔试和体检等环节。
初试成绩是进入复试的门槛，而复试成绩则直接影响最终的录取结果。
四、论述题（每题20分，共40分）1. 论述如何有效准备考研复试。
答案：有效准备考研复试的方法包括：一是提前了解复试流程和要求，二是复习专业知识和技能，三是加强沟通和表达能力训练，四是进行模拟面试练习，五是保持良好的心态和身体状况。
激光原理考研题库
激光原理考研题库激光原理考研题库激光技术是现代科学技术中的一项重要领域，广泛应用于医疗、通信、制造等各个领域。
而对于学习激光原理的考研生来说，掌握相关知识点和解题技巧是非常重要的。
本文将为大家介绍一些常见的激光原理考研题目，并提供解题思路和方法，帮助考生更好地备考。
一、选择题1. 下列关于激光的说法中，正确的是：A. 激光是一种具有高度相干性的光B. 激光是一种具有高度准直性的光C. 激光是一种具有高度单色性的光D. 以上说法都正确解析：D。
激光具有高度相干性、准直性和单色性，这是激光与其他光源最本质的区别。
2. 激光器的基本组成部分不包括：A. 激光介质B. 激发源C. 反射镜D. 透镜解析：D。
激光器的基本组成部分包括激光介质、激发源、反射镜和光学腔等，透镜并不是激光器的必备组成部分。
二、填空题1. 激光器的工作原理是通过_____将电能转化为光能。
解析：电能转化为光能是激光器的基本工作原理，这是激光器产生激光的关键步骤。
2. 激光的放大过程发生在______中。
解析：激光的放大过程发生在激光介质中，激光介质起到了放大激光的作用。
三、简答题1. 请简要说明激光的相干性是什么？解析：激光的相干性是指激光波的波长和相位在时间和空间上保持稳定的特性。
相干性决定了激光的干涉和衍射效应，使得激光能够产生干涉条纹和高质量的光学图像。
2. 请简要说明激光的准直性是什么？解析：激光的准直性是指激光光束的传播方向与光轴的偏离程度。
激光具有高度准直性，这意味着激光光束能够保持较小的散射角度，使得激光能够在较远距离传输而不会发生明显的扩散。
四、计算题1. 一台激光器的输出功率为10W，激光波长为632.8nm，求每秒钟激光器发射的光子数。
解析：光子数可以通过激光功率和光子能量之间的关系来计算。
光子能量E等于光速c乘以普朗克常量h，再除以激光波长λ。
因此，每秒钟发射的光子数n等于激光功率P除以光子能量E。
代入数值计算即可得到结果。
哈工大激光原理考研试题(可编辑修改word版)
阈值n3t≈[ (10) ]cm-3。
5.无源腔损耗描述参数中，光子的平均寿命τR与平均单程损耗因子δ的关系式为：[ (11) ]，品质因数（Q 值）与光子的平均寿命τR的关系式为：[ (12) ]。
第 2 页共 4 页6.某高斯光束焦参数为f=1m，将焦距F=1m 的凸透镜置于其腰右方l=2m 处，计算经透镜变换后的像光束的焦参数f'为[ (13) ]及其腰距透镜的距离l'为[ (14) ]。
7.任意一个共焦球面腔与[ (15) ]个稳定球面腔等价；任一满足稳定性条件的球面腔[(16) ]等价于某一个共焦腔。
8.选横模的物理基础是：不同横模的[ (17) ]损耗不同，高阶横模比基模损耗[ (18) ]，以此来抑制高阶横模，而只保留TEM00模。
9.激光工作物质的净增益线宽内包含有(2N+1)个纵模，假设各个纵模振幅均相等为E0，如果锁模输出，其两个主脉冲（极大值）之间的时间间隔为[ (19) ]，锁模脉冲宽度为[ (20) ]。
二．简要回答下列问题（每题 4 分，共40 分）1．原子的受激发射概念、受激发射系数和受激发射几率之间的关系式。
2.什么是激光？与荧光光源相比激光有哪些特性？3.三能级系统的缺点。
4.激光为什么具有很好的单色性？5.原子谱线非均匀加宽的特点、类型和线型。
6.均匀加宽激光器中模的竞争概念。
7.简述描述高斯光束的（f，z）参数、（ω，R）参数、q 参数之间的关系。
8.简述激光行波放大器设计中要重点考虑的几个问题。
9.声光调Q 工作原理。
10.什么是饱和吸收稳频。
三．光泵浦的四能级系统的跃迁如图所示。
已知激发速率W14为1×108s-1，能级的平均寿命τ32为0.1μs，无辐射跃迁S21为激发速率第 3 页共 4 页W14的5 倍，激光上下能级的统计权重相等；激光上能级的粒子数密度是激光下能级的2 倍，腔内只存在一个l 振荡模，考虑光的损耗。
（20 分）(1)根据能级图列出完整的速率方程组；(2)计算受激发射几率W32和受激吸收几率W23的大小；(3)各能级总粒子数密度为8×1015cm-3，根据S43>>W14假设E4能级上粒子数密度为0，计算反转粒子数密度。
2008年哈尔滨工业大学激光原理考研试题
滨业哈尔工大学二○○八年硕士研究生入学考试试题 考试科目： 激光原理 报考专业： 物理电子学考试科目代码：[ 817 ] 是否允许使用计算器：[ 是 ] 考生注意：答案务必写在答题纸上，并标明题号。
答在试题上无效。
题号一 二 三 四 五 六 七 总分 分数40 40 20 10 10 15 15150分 物理常数：真空中光速c=3×108[m/s]普朗克常数h=6.626×10-34[J •s]电子电荷e=1.6×10-19[c]一．填空（每空2分，共40分，按(1)(2)(20)顺序写在答题纸上）1． 设激光器的输出波长为632.8nm ，这是[ (1) ]激光器常用的发射波长，光子能量为[ (2) ]J 。
假设除输出镜的透射损耗外无其它损耗，输出功率为1W ，则工作物质每秒从上能级向下能级受激辐射跃迁的粒子数为[ (3) ]个。
2． 已知上能级向基态的跃迁波长为500nm ，上能级的平均自发发射寿命为1µs ，则自发跃迁几率A 21为[ (4) ]s -1；受激发射系数B 21为[ (5) ]m 3J -1s -2。
如果上下能级的统计权重g 1/g 2=2，此时受激吸收系数B 12为[ (6) ]m 3J -1s -2。
3． 四能级系统的增益系数的一般表达为[ (7) ]，其中反转粒子数密度∆n 可用上下能级粒子数密度和统计权重表示为[ (8) ]。
增益系数的表达式中[ (9) ]与外界激发作用有关，[ (10) ]与能级本身的性质有关。
1 4三．已知三能级激光系统(如下图)，其能级间各跃迁的几率分别为：无辐射跃迁S 32=5×106s -1， S 21≈0；自发发射A 31=3×106s -1，A 21=3×102s -1。
激光上下能级的统计权重均为3，腔内只存在一个振荡模，不计光的各种损耗。
（20分）(1) 说明闪光灯泵浦情况下该激光器的激光形成过程；(2) 请列出完整的速率方程组； (3) 稳态情况下，如果介质激光上下能级粒子数相等，则W 13应为多少？四．均匀加宽激光器初始小信号下的反转粒子数密度为2×1014cm -3，中心频率处的发射截面为10-16cm 2，腔长为50cm ，腔内往返一周的总损耗率为0.1，介质的折射率为1。
激光原理习题与答案
解： 1
1
q( z) R( z) i 2 ( z)
q0
i
2 0
,q
q0
l
q(0) 0.45i,q(0.3) 0.45i 0.3
q() 0
21．已知一二氧化碳激光谐振腔由曲个凹面 镜构成，R1＝l m，R2＝2m，L＝0.5m。如 何选样南斯束腰斑0的大小和位置才能使它 成为该谐振腔中的自再现光束?
第二章
8．今有一球面腔，Rl＝1.5m，R 2＝—1m，L ＝80cm。试证明该腔为稳定腔；求出它的等 价共焦腔的参数；在图上画出等价共焦腔的具 体位置。
13．某二氧化碳激光器，采用平—凹腔，凹面 镜的R＝2m，胶长L＝1m。试给出它所产生 的高斯光束的腰斑半径0的大小和位置、该 高斯束的f及0的大小。
束腰处R1右0.37mR2左边0.13m。半径为1.28mm
第四章习题解答
第五章习题
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第七章习题
z解1 ： (L
L(R2 L) R1) (L
R2 )
0.37
z2
(L
L(R1 L) R1) (L
R2 )
0.13
f
sqrt(
L(
R1 L)(R2 L)(R1
(L R1) (L R2
R2
)2ຫໍສະໝຸດ L))0.48
0
f 1.28 *103 m
解： g1g2 0.5 z1 0, z2 1, f 1
0
f 1.84 *103m
0 2
3.68 *103 rad f
激光原理复习题(含参考答案)
激光原理复习题（含参考答案）1. 自发辐射爱因斯坦系数与激发态E2平均寿命τ的关系为（B ）2. 爱因斯坦系数A21和B21之间的关系为（ C ）3. 自然增宽谱线为（ C ）（A）高斯线型（B）抛物线型（C）洛仑兹线型（D）双曲线型4. 对称共焦腔在稳定图上的坐标为（ B ）（A）（-1，-1）（B）（0，0）（C）（1，1）（D）（0，1）5. 阈值条件是形成激光的（C ）（A）充分条件（B）必要条件（C）充分必要条件（D）不确定6. 谐振腔的纵模间隔为（ B ）7. 对称共焦腔基模的远场发散角为（C ）8. 谐振腔的品质因数Q衡量腔的（ C ）（A）质量优劣（B）稳定性（C）储存信号的能力（D）抗干扰性9. 锁模激光器通常可获得（A）量级短脉冲10. YAG 激光器是典型的（ C ）系统（A ）二能级 （B ）三能级 （C ） 四能级 （D ）多能级11. 任何一个共焦腔与 无穷多个稳定球面腔 等价，而任何一个满足稳定条件的球面腔 唯一 地等价于一个共焦腔。
12. 激光器的基本结构包括三部分，即 工作物质 、 激励物质 光学谐振腔 。
13. 有一个谐振腔，腔长L=1m ，在1500MH ｚ的范围内所包含的纵模个数为 10 个（设μ=1）。
14. 激光的特点是 相干性强 、 单色性佳 、方向性好 高亮度 。
15 调Q 技术产生激光脉冲主要有 、 两种方法，调Q 激光器通常可获得ns 量级短脉冲，锁模有 和 两种锁模方式。
锁模 、 调Q 主动锁模 被动锁模16. 受激辐射激励发射出的光子与外来光完全相同，即 ， ， ， 。
传播方向相同，相位相同，偏振态相同，频率相同17写出光与物质相互作用的爱因斯坦关系式，说明其物理含义。
答：(1)自发辐射跃迁几率2121211sp s dn A dt n τ⎛⎫== ⎪⎝⎭，表示了单位时间内从高能级向低能级跃迁的原子数与高能级原有粒子数的比例。
(2)受激吸收跃迁几率121211st dn W dt n ⎛⎫= ⎪⎝⎭，表示单位时间内由于受激跃迁引起的由低能级向高能级跃迁的原子数和低能级原子数的比例。
激光原理试题及答案
激光原理试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 激光的产生原理是基于以下哪种效应？A. 光电效应B. 康普顿效应C. 受激辐射D. 多普勒效应答案：C2. 激光器中，用于提供能量的介质被称为什么？A. 增益介质B. 反射介质C. 吸收介质D. 传输介质答案：A3. 激光器中，用于将光束聚焦的元件是：A. 透镜B. 棱镜C. 反射镜D. 滤光片答案：A4. 激光的波长范围通常在：A. 红外线B. 可见光C. 紫外线D. 所有选项5. 以下哪种激光器是固态激光器？A. CO2激光器B. 氩离子激光器C. 钕玻璃激光器D. 所有选项答案：C6. 激光的相干性意味着：A. 波长一致B. 相位一致C. 频率一致D. 所有选项答案：D7. 激光器的输出功率通常用以下哪种单位表示？A. 瓦特B. 焦耳C. 牛顿D. 伏特答案：A8. 激光切割机利用激光的哪种特性进行切割？A. 高亮度B. 高方向性C. 高单色性D. 高相干性答案：A9. 激光冷却技术主要应用于：B. 工业C. 物理学研究D. 军事答案：C10. 激光二极管通常使用的半导体材料是：A. 硅B. 锗C. 砷化镓D. 碳化硅答案：C二、填空题（每题2分，共20分）1. 激光的英文全称是________。
答案：Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation2. 激光器的三个主要组成部分是________、________和________。
答案：工作物质、激励源、光学谐振腔3. 激光器中，________用于提供能量，________用于产生激光。
答案：激励源、工作物质4. 激光的________特性使其在通信领域有广泛应用。
答案：高相干性5. 激光器的________特性使其在医疗手术中具有高精度。
答案：高方向性6. 激光冷却技术中，激光与原子相互作用的效应被称为________。
激光原理(含答案)
1、试证明：由于自发辐射，原子在E2能级的平均寿命211/s A τ=。
(20分)证明：根据自发辐射的性质，可以把由高能级E2的一个原子自发地跃迁到E1的自发跃迁几率21A 表示为212121()spdn A dt n = （1）式中21()spdn 表示由于自发跃迁引起的由E2向E1跃迁的原子数因在单位时间内能级E2所减少的粒子数为221()sp dn dn dt dt =- （2）把（1）代入则有2212dn A n dt =- （3）故有22021()exp()n t n A t =- （4）自发辐射的平均寿命可定义为22001()s n t dt n τ∞=⎰ （5）式中2()n t dt为t 时刻跃迁的原子已在上能级上停留时间间隔dt 产生的总时间，因此上述广义积分为所有原子在激发态能级停留总时间，再按照激发态能级上原子总数平均，就得到自发辐射的平均寿命。
将（4）式代入积分（5）即可得出210211exp()s A t dt A τ∞=-=⎰2、一光束通过长度为1m 的均匀激励的工作物质，如果出射光强是入射光强的两倍，试求该物质的增益系数。
(20分)解： 若介质无损耗，设在光的传播方向上z 处的光强为I(z)，则增益系数可表示为()1()dI z g dz I z =故()(0)exp()I z I gz =根据题意有(1)2(0)(0)exp(1)I I I g ==⨯解得1ln(2)0.693g cm -==3、某高斯光束0 1.2,10.6.mm um ωλ==今用F=2cm 的锗透镜来聚焦,当束腰与透镜的距离为10m,1m,0时,求焦斑大小和位置,并分析结果 (30分)解：由高斯光束q 参数的变化规律有(参书P77: 图2.10.3) 在z=0 处200(0)/q q i πωλ== （1）在A 处（紧挨透镜L 的“左方”）(0)A q q l=+ （2）在B 处（紧挨透镜L 的“右方”）111B A q q F =-（3）在C 处C B Cq q l =+ （4）又高斯光束经任何光学系统变换时服从所谓ABCD 公式，由此得00C Aq Bq Cq D +=+ （5）其中1101011/101C A B l l C D F ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦ （6）则222220022222200()()()()()()()C C l F l F q l F i F l F l πωπωλλπωπωλλ--=++-+-+ （7）在像方高斯光束的腰斑处有{}Re 1/0C q =，得2202220()()0()()C l F l l F F l πωλπωλ--+=-+ （8）解得像方束腰到透镜的距离2'2220()()()C F l F l l F F l πωλ-==+-+ （9）将（9）代入（8）得出22220()()()C F l F q iF l πωλ-=-+ （10）由此求得220'222001111Im (1)()C l q F F πωπωλωλ⎧⎫=-=-+⎨⎬⎩⎭ （11。
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哈尔滨工业大学
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二O—O年硕士研究生入学考试试题
考试科目：激光原理报考专业：物理电子学
考试科目代码：[817 ] 是否允许使用计算器：[是]
考生注意：答案务必写在答题纸上，并标明题号。
答在试题上无效。
物理常数：
真空中光速c=3x 108[m/s]
普朗克常数h=6.626x 10-34[j?s]
电子电荷e=1.6x 10-19[c]
玻耳兹曼常数k=1.38 X0-23 [J/K]
一•填空(每空2分，共40分，按(1)、(2)……(20)顺序写在答题纸上)
1 •频率为v温度为T的黑体辐射光源的光子简并度n=[ (1)]，模密度n v= [ (2)]
2. 红宝石激光器常用的发射波长为[⑶]nm ,其激光形成过程包括：Cr3+的受激吸收、
[(4)]、粒子数反转状态的形成、[(5)]、受激发射、在谐振腔的作用下产生激光。
3•增益饱和的物理机制为：当激光腔内光强I v增加时，由于强烈的受激发射导致[⑹] 减小，致使增益系数下降。
均匀加宽工作物质的增益饱和为增益曲线[(7)];非均匀加宽工作物质的增益饱和为增益曲线[(8)]。
4•若某激光器的损耗系数为0.1cm-1，贝U达到激光振荡的阈值条件时增益系数G二
第2页[(9) ] cm-1;当四能级系统的受激发射截面为5X10-15cm2时，激光上能级粒子数密
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度阈值n3t〜(10) ］cm-3。
5•无源腔损耗描述参数中，光子的平均寿命T R与平均单程损耗因子S 的关系式为：［(11)］，品质因数(Q值)与光子的平均寿命T R的关
系式为：［(12)］
6. 某高斯光束焦参数为f=1m，将焦距F=1m的凸透镜置于其腰右方l=2m处，计算经透
镜变换后的像光束的焦参数f为［(13)］及其腰距透镜的距离I为［(14)］。
7. 任意一个共焦球面腔与［(15)］个稳定球面腔等价；任一满足稳定性条件的球面腔
［(16)］等价于某一个共焦腔。
8. 选横模的物理基础是：不同横模的［(17)］损耗不同，高阶横模比基模损耗［(18)］，
以此来抑制高阶横模，而只保留TEM 00模。
9. 激光工作物质的净增益线宽内包含有(2N+1)个纵模，假设各个纵模振幅均相等为E o,
如果锁模输出，其两个主脉冲(极大值)之间的时间间隔为［(19)］，锁模脉冲宽度为［(20)］。
二.简要回答下列问题(每题4分，共40分)
1. 原子的受激发射概念、受激发射系数和受激发射几率之间的关系式。
2. 什么是激光？与荧光光源相比激光有哪些特性？
3. 三能级系统的缺点。
4. 激光为什么具有很好的单色性？
5. 原子谱线非均匀加宽的特点、类型和线型。
6. 均匀加宽激光器中模的竞争概念。
7. 简述描述高斯光束的(f，z)参数、(3，R)参数、q参数之间的关系
8. 简述激光行波放大器设计中要重点考虑的几个问题。
9 .声光调Q工作原理。
10. 什么是饱和吸收稳频。
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1 X108S -1，能级的平均寿命 T 2为0.1
无辐射跃迁S 21为激发速
率W 14的5倍，激光上下能级的统计权重相等；激光上能级的粒子数密度是激光
S 43>>W 14假设E 4能级上粒子数密度为0,计算反转粒子数密度
四.已知CO 2激光器的波长为10.6呵，已知CO 2的分子量为44,气体的温度为704K ， 激
光上下能级统计权重相等。
(15分)
(1) 热平衡状态下，激光上能级的粒子数为 n 3,激光下能级的粒子数为n 2,计算 In n 3
值；
(2) 计算谱线的非均匀加宽？V;
(3) 如果自然加宽谱线宽度为 2MHz ，碰撞加宽谱线宽度为5MHz ，试判断该激 光器是否可能采用兰姆凹陷稳频，并说明理由。
五.试推导出近轴光线在对称共焦腔中往返两次的光线传播矩阵，并分析其稳定性
(10 分)
•光泵浦的四能级系统的跃迁如图所示。
已知激发速率 W 14为
下能级的2倍，腔内只存在一个I 振荡模， 考虑光的损耗。
(20分)
(1) 根据能级图列出完整的速率方程组； (2) 计算受激发射几率W 32和受激吸收几率 W 23的大小；
(3) 各能级总粒子数密度为8X 1015cm -3,根据
1
A 32
1
卜 1
r
E]
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六•画图说明什么是虚共焦非稳腔；求出其共轭像点，并说明其自再 现波形特点。
（10
分）
七.设高斯光束的共焦参数为f ，在过束腰且垂直于光束对称轴 Oz 的直线上取A 、B 两点
并使AO = BO = f 。
证明：若以轴线上任一点P 处的高斯光束的波阵面曲率半 径为直径作圆，此圆必定过 A 、B 两点。
（15分）。