2011年河北大学考博真题 激光光谱
激光原理 复习题答案(考研可参考)电子教案
激光原理复习题第一章 电磁波1. 麦克斯韦方程中0000./.0t t μμερε∂⎧∇⨯=-⎪∂⎪∂⎪∇⨯=+⎨∂⎪∇=⎪⎪∇=⎩B E EB J E B麦克斯韦方程最重要的贡献之一是揭示了电磁场的内在矛盾和运动；不仅电荷和电流可以激发电磁场，而且变化的电场和磁场也可以相互激发。
在方程组中是如何表示这一结果？答：（1）麦克斯韦方程组中头两个分别表示电场和磁场的旋度，后两个分别表示电场和磁场的散度；(2) 由方程组中的1式可知,这是由于具有旋度的随时间变化的电场(涡旋电场),它不是由电荷激发的,而是由随时间变化的磁场激发的;(3)由方程组中的2式可知，在真空中，,J =0，则有 t E ∂∂=∇ 00B *εμ ；这表明了随时间变化的电场会导致一个随时间变化的磁场；相反一个空间变化的磁场会导致一个随时间变化的电场。
这种交替的不断变换会导致电磁波的产生。
2, 产生电磁波的典型实验是哪个？基于的基本原理是什么？答：产生电磁波的典型实验是赫兹实验。
基于的基本原理：原子可视为一个偶极子，它由一个正电荷和一个负电荷中心组成，偶极矩在平衡位置以高频做周期振荡就会向周围辐射电磁波。
简单地说就是利用了振荡电偶极子产生电磁波。
3 光波是高频电磁波部分，高频电磁波的产生方法和机理与低频电磁波不同。
对于可见光范围的电磁波，它的产生是基于原子辐射方式。
那么由此原理产生的光的特点是什么？答：大量原子辐射产生的光具有方向不同，偏振方向不同，相位随机的光，它们是非相干光。
4激光的产生是基于爱因斯坦关于辐射的一般描述而提出的。
请问爱因斯坦提出了几种辐射，其中那个辐射与激光的产生有关，为什么？答：有三种：自发辐射，受激辐射，受激吸收。
其中受激辐射与激光的产生有关，因为受激辐射发出来的光子与外来光子具有相同的频率，相同的发射方向，相同的偏振态和相同的相位，是相干光。
5光与物质相互作用时，会被介质吸收或放大。
被吸收时，光强会减弱，放大时说明介质对入射光有增益。
第四章 光谱分析技术及相关仪器习题参考答案
第四章光谱分析技术及相关仪器习题参考答案一、名词解释1．激发光谱：将激发光的光源用单色器分光，连续改变激发光波长，固定荧光发射波长，测定不同波长的激发光照射下，物质溶液发射的荧光强度的变化，以激发光波长为横坐标，荧光强度为纵坐标作图，即可得到荧光物质的激发光谱。
从激发光谱图上可找出发生荧光强度最强的激发波长λex。
2．荧光光谱：选择λex作激发光源，并固定强度，而让物质发射的荧光通过单色器分光，测定不同波长的荧光强度。
以荧光波长作横坐标，荧光强度为纵坐标作图，便得荧光光谱。
荧光光谱中荧光强度最强的波长为λem 。
荧光物质的最大激发波长（λex）和最大荧光波长（λem）是鉴定物质的根据，也是定量测定中所选用的最灵敏的波长。
3．光谱分析：对物质发射辐射能的能谱分析或对辐射能与物质相互作用引起的能谱改变的分析均称为光谱分析。
4．吸收光谱：光照射到物质时，一部分光会被物质吸收。
在连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱被称作吸收光谱。
每一种物质都有其特定的吸收光谱，因此可根据物质的吸收光谱来分析物质的结构和含量。
5．发射光谱：一部分物质分子或原子吸收了外来的能量后，可以发生分子或原子间的能级跃迁，所产生的光谱称为发射光谱，包括线状光谱、带状光谱及连续光谱。
通过测定物质发射光谱可以分析物质的结构和含量。
6．摩尔吸光系数（ε）：摩尔吸光系数表示在一定波长下测得的液层厚度为1cm, 溶液浓度c为1mol/L时的稀溶液吸光度值。
吸光系数与入射光波长、溶液温度、溶剂性质及吸收物质的性质等多种因素有关。
当其它因素固定不变时，吸光系数只与吸收物质的性质有关，可作为该物质吸光能力大小的特征数据。
7．分光光度计：能从含有各种波长的混合光中将每一单色光分离出来并测量其强度的仪器称为分光光度计。
它具有分析精密度高、测量范围广、分析速度快和样品用量少等优点。
根据所使用的波长范围不同可分为紫外光区、可见光区、红外光区以及万用（全波段）分光光度计等。
光电子11年真题
A卷一、概念题（3分/小题，共45分）1、写出麦克斯韦方程组的微分形势及其物理意义。
2、光波在介质界面两侧肯定连续的量是：3、有什么证据说明光波就是电磁波。
4、三种跃迁过程及其特点：5、以布儒斯特角入射是，反射光和透射光分别含有哪些偏振分量。
6、激光器的基本结构有哪些？7、要探非常微弱的光信号，PIN必须采用（）接法，这种接法的主要缺点是（）。
8、将光纤置于水中，该光纤出射光线的发散角会怎样变化？9、画出LED、LD的输入输出曲线。
10如何改变APD的偏压来弥补APD的温度上升带来的漂移。
11横向电光调制的主要缺点是：12取样积分时，对信号有什么要求：13多模光纤受到微弯损耗是，什么膜最敏感？14光纤通信系统中，最大无中继距离由哪些因素决定？15用什么方法可以鉴别法拉第效应和旋光性物质？二、简述题：（30分）1、光纤大电流传感器系统中，如果最后的检偏器的通光轴与最大电流导致的偏转角重合，会导致什么结果？要求画图说明。
（15分）2、使用光子计数法探测微弱光信号时，预先测出计数窗口为2—3.4V，大于3.4V的计数速率为500/分钟，某次实验时，窗口内计数为300000/分钟，大于3.4V的计数速率为5000/分钟，请问：（15分）(1)、此时该计数结果是否正常？（2）、估算误差大约有多少？（3）、如何让光子计数更加准确？三、分析、计算题（10分）试用菲涅尔公式计算，当光从阶跃光纤射出时，在光纤出射端面有多大比例被反射回去，光纤芯折射率1.5（提示：按垂直入射方式计算）（10分）四、设计题（15分）设计一个光纤位移测试系统，采用光纤—光纤耦合原理，即耦合效率与光纤位置有关。
要求画出原理框图，尽量给出定量的计算公式。
B卷1、写出麦克斯韦方程组的积分形势及其物理意义：2、光波在介质两侧肯定跃变的量是：3、电场和磁场两者关系是：4、自发辐射和受激辐射有什么区别？5、以布儒斯特角入射是，反射光和投射光分别含有哪些偏振分量：6、产生激光器的条件有哪些？7、要探非常微弱的光信号，PIN必须采用（）接法，这种接法的主要缺点是（）。
激光原理与技术期末考试A卷答案
电子科技大学2010 -2011 学年第 2 学期期 末 考试 A 卷一. 选择题（单选）（共20分，共10题，每题2分)1. 下列表达式哪一个不是激光振荡正反馈条件： D 。
A. q kL π22=B. q LC q 2=ν C. q L q 2λ= D. q kL π=2 2. 下列条件哪一个是激光振荡充分必要条件： A 。
（δφ为往返相移）A. l r r G q )ln(,2210-≥-=απδφB. 0,2≥∆-=n q πδφC. 0,20≥∆-=n q πδφD. 0,20≥-=G q πδφ3. 下列腔型中，肯定为稳定腔的是 C 。
A. 凹凸腔B. 平凹腔C. 对称共焦腔D. 共心腔4. 下面物理量哪一个与激光器阈值参数无关， D 。
A. 单程损耗因子B. 腔内光子平均寿命C. Q 值与无源线宽D. 小信号增益系数5. 一般球面稳定腔与对称共焦腔等价，是指它们具有： A 。
A.相同横模B.相同纵模C.相同损耗 D . 相同谐振频率6. 下列公式哪一个可用于高斯光束薄透镜成像 A 其中if z q +=，R 为等相位面曲率半径，L 为光腰距离透镜距离。
A ．F q q 11121=-；B. F R R 11121=-；C. F L L 11121=-；D.FL L 11121=+ 7. 关于自发辐射和受激辐射，下列表述哪一个是正确的？ C 。
A. 相同两能级之间跃迁，自发辐射跃迁几率为零，受激辐射跃迁几率不一定为零；B. 自发辐射是随机的，其跃迁速率与受激辐射跃迁速率无关；C. 爱因斯坦关系式表明受激辐射跃迁速率与自发辐射跃迁速度率成正比；D. 自发辐射光相干性好。
8.入射光作用下， CA. 均匀加宽只有部份原子受激辐射或受激吸收；B. 非均匀加宽全部原子受激辐射或受激吸收；C. 均匀加宽原子全部以相同几率受激辐射或受激吸收 ；D. 非均匀加宽全部原子以相同几率受激辐射或受激吸收。
激光与原理习题解答第四章讲解
第四章 电磁场和物质的共振相互作用习题2．设有一台迈克尔逊干涉仪，其光源波长为λ。
试用多普勒原理证明,当可动反射镜移动距离L 时，接收屏上的干涉光强周期地变化2/L λ次。
证明：如右图所示,光源S 发出频率为ν的光，从M 上反射的光为I '，它被1M 反射并且透过M ，由图中的I 所标记;透过M 的光记为II '，它被2M 反射后又被M 反射,此光记为II 。
由于M 和1M 均为固定镜，所以I 光的频率不变，仍为ν。
将2M 看作光接收器，由于它以速度v 运动，故它感受到的光的频率为：因为2M 反射II '光，所以它又相当于光发射器，其运动速度为v 时，发出的光的频率为这样,I 光的频率为ν,II 光的频率为(12/)v c ν+。
在屏P 上面，I 光和II 光的广场可以分别表示为：因而光屏P 上的总光场为光强正比于电场振幅的平方，所以P 上面的光强为S2M (1)vcνν'=+2(1)(1)(12)v v v c c cνννν'''=+=+≈+00cos(2)cos 2(12)I II E E t v E E t c πνπν=⎡⎤=+⎢⎥⎣⎦02cos(22)cos(2)I II v vE E E E t t t c cπνπνπν=+=+021cos 22v I I t c πν⎧⎫⎡⎤⎛⎫=+⎨⎬⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎩⎭它是t 的周期函数，单位时间内的变化次数为由上式可得在dt 时间内屏上光强亮暗变化的次数为(2/)mdt c dL ν=因为dt 是镜2M 移动dL 长度所花费的时间，所以mdt 也就是镜2M 移动dL 过程中屏上光强的明暗变化的次数。
对上式两边积分，即可以得到镜2M 移动L 距离时，屏上面光强周期性变化的次数S式中1t 和2t 分别为镜2M 开始移动的时刻和停止移动的时刻；1L 和2L 为与1t 和2t 相对应的2M 镜的空间坐标，并且有21L L L -=。
激光原理与激光技术(北工大)习题解答
习题一1、为使氦氖激光器的相干长度达到1m ，它的单色性参数R 应为多大？（光波长为λ=0.6328μm ）解： 7610328.61106328.0−−×=×==Δ=c L R λλλ2、中心频率为ν0=4×108MHz 的某光源，相干长度为2m ，求此光源的单色性参数R 及光谱函数的线宽。
解：m c6148001075.0104103−×=××==νλ 7661075.310375.021075.0−−−×=×=×==c L R λννΔ=RMHz R 1501041075.3870=×××==Δ−νν 3、中心波长为λ0=0.6μm 的某光源单色性参数为R=10-4，求此光源的相干长度与相干时间。
解：c L R 0λ= mm m R L c 6106.010106.02460=×=×==−−−λ s c L t c c 1183102103106−−×=××==4、为使光波长等于λ=630nm 的激光器相干时间达到10-5s ，求它的单色性参数R 。
解：10589101.21010310630−−−×=×××===c c ct L R λλ5、中心频率为ν0=4×1014Hz 的某光源单色性参数为R=10-5，求此光源的相干长度。
解： c c L c L R νλ==, m R c L c 75.0104101031468=×××==−ν6、求相干长度为2m 的某光源线宽。
解：MHz Hz L c t c c 150105.12103188=×=×===Δν7、某光源光波长为λ=4000Å，为使距离此光源D=1m 处的相干面积达到2mm 2，求此光源面积应为多大？解：22862102208.0108102)104000(mm m A D A c s =×=××==−−−λ8、某光源面积为A s =5cm 2，波长为λ=6000Å,求距光源D=1m 处的相干面积解：24210421022102.7102.7105)106000(mm m A D A s c −−−−×=×=××==λ9、氦氖激光器出射光斑的半径为r=3mm ，单色性参数R=10-5，求1m 处的相干面积与相干体积。
激光原理与技术09级A卷含答案
长江大学试卷院（系、部）专业班级姓名学号…………….…………………………….密………………………………………封………………..…………………..线……………………………………..2011 ─2012学年 第 2 学期 《 激光原理与技术 》课程考试试卷( A 卷) 专业：应物 年级2009级 考试方式：闭卷 学分4.5 考试时间：110 分钟 相关常数：光速：c=3×108m/s, 普朗克常数h =6.63×10-34Js, 101/5=1.585 一、选择题 (每小题 3 分，共 30 分) 1. 掺铒光纤激光器中的发光粒子的激光上能级寿命为10ms ，则其自发辐射几率为 。
（A ）100s -1 (B) 10s -1 (C) 0.1s -1 (D) 10ms 2. 现有一平凹腔R 1→∞，R 2=5m ，L =1m 。
它在稳区图中的位置是 。
(A) (0, 0.8) (B) (1, 0.8) (C) (0.8, 0) (D) (0.8, 1) 3. 图1为某一激光器的输入/输出特性曲线，从图上可以看出，该激光器的斜效率约为 。
(A) 10% (B) 20% (C) 30% (D) 40% 图1 图2 4．图2为某一激光介质的吸收与辐射截面特征曲线，从图上可以看出，该激光介质可用来产生 的激光。
(A) 只有1532 nm (B)只能在1532 nm 附近 (C) 只能在1530 nm-1560nm 之间 (D) 1470 nm-1570nm 之间均可 A 卷第 1 页共 6 页题号 一 二 三 四 总分 阅卷人 得分 得分5. 电光晶体具有“波片”的功能，可作为光波偏振态的变换器，当晶体加上Vλ/2电场时，晶体相当于。
（A）全波片(B) 1/4波片(C) 3/4波片(D) 1/2波片6. 腔长3m的调Q激光器所能获得的最小脉宽为。
（设腔内介质折射率为1）（A）6.67ns (B) 10ns (C) 20ns (D) 30ns7. 掺钕钇铝石榴石（Y3Al5O12）激光器又称掺Nd3+:YAG激光器，属四能级系统。
中科大光电子技术11年答案2
(
−
jk0nΔL 0
/
2
)
0
⎤
exp( jk0nΔL / 2)⎥⎦
1 ⎡1 2 ⎢⎣− j
−j 1
⎤ ⎥⎦
⎡ ⎢⎣
E1 0
⎤ ⎥⎦
=
⎡⎢⎣−jjscions((kk0n0nΔΔLL/
/ 2) E1 2) E1
⎤ ⎥ ⎦
T13
=
E3 E1
2
=
sin
2
(k
0
nΔL
/
2)
=
1
−
cos(2πnΔL
2
/
λ
)
T14
只从 4 端出射，计算能分开的最小频率间隔 Δν 和波长间隔 Δλ 。（6 分）
(c) 利用 Mach-Zehnder 光纤滤波器设计一个将 4 个频率的光分开的滤波器，画出示意图。 （相邻光频间频率间隔相等）（3 分）
解
(a)
⎡ ⎢⎣
E3 E4
⎤ ⎥⎦
=
1 ⎡1 2 ⎢⎣− j
−j 1
⎤ ⎥⎦
⎡exp ⎢ ⎣
≈
1 Δτ m
= 5.1251MHz (4 分)
自聚焦光纤的传输带宽比多模阶跃光纤要大很多。自聚焦光纤的纤芯折射率呈抛物线型变 化，各个投射角的光线均有可能同时达到空间周期的整数倍的点处，所以信号传输的群时延
2010—2011 学年第一学期 第 2 页（共 6 页）
差很小，或者说信号的畸变很小，传输带宽很宽。(3 分)
* 2.5*10−3
= 8.92*104 (5
分)
四、 已知一阶跃光纤纤芯和包层折射率分别为 1.50 和 1.48，纤芯直径 d 为 50 µm ，入射 光波长 0.98 µm 。（25 分）