广东工业大学考试试卷07年6月激光原理与应用A

广东工业大学考试试卷 ( A )
课程名称: 激光原理与技术 试卷满分 100 分
考试时间: 2007年 6月 18 日 (第16 周 星期 一 )
一、选择题（每题3分，共30分）
1.世界上第一台激光器是 （ ）
(A) 氦氖激光器． (B) 二氧化碳激光器． (C) 钕玻璃激光器． (D) 红宝石激光器．
(E) 砷化镓结型激光器．
2.按照原子的量子理论，原子可以通过自发辐射和受激辐射的方式发光，它们所产生的光的特点是：（ ） (A) 两个原子自发辐射的同频率的光是相干的，原子受激辐射的光与入射光
是不相干的．
(B) 两个原子自发辐射的同频率的光是不相干的，原子受激辐射的光与入射
光是相干的．
(C) 两个原子自发辐射的同频率的光是不相干的，原子受激辐射的光与入射
光是不相干的．
(D) 两个原子自发辐射的同频率的光是相干的，原子受激辐射的光与入射光
是相干的． 3．氦-氖激光器属于典型的（ ）系统
（A ）二能级 （B ）三能级 （C ） 四能级 （D ）多能级
4．体积，线宽，中心波长60nm ，模式数目为（ ）
5．多普勒加宽发生在 （ ）介质中
（A ）固体 （B ）液体
（C ）气体 （D ）等离子体 6．半共心腔在稳定图上的坐标为（ ） （A ）（-1，-1） （B ） （0，0） （C ）（1，1） （D ）（0，1） 7．对于均匀增宽介质，中心频率处小信号增益系数为，当时 ，饱
和显著，非小信号中心频率增益系数为：（ ）
（A ）
（B ）
（C ） （D ）
8．.一平凹腔,其凹面镜的半径R 等于腔长L,它是( )
（A ）稳定腔 （B ）临界腔 （C ）非稳腔
9.能够完善解释黑体辐射实验曲线的是( )
（A ）瑞利-金斯公式 （B ）维恩公式 （C ）普朗克公式 （D ）爱因斯坦公式
3
cm 1=V nm 10=∆λ20201012104 (D) 102 (C) 104 (B) 102 )A (⨯⨯⨯⨯)
00(v G s I I =)
00
(v G )00
(2v G )00(21v G )00
(31v G
10.腔长为0.5米,μ=1.5,纵模间隔为( )
（A ） （B ） （C ） （D ）
二、填空题（共20分）
1.
稳定腔的一块反射镜的曲率半径R1＝4L ，求另一面镜的曲率半径取值范围。

(5分)
2.一共焦腔(对称)L ＝0.40m ，λ＝0.6328μm ，束腰半径，离腰56cm 处的光束有效截面半径为 。

(5分)
3. 下图是红宝石的能级结构和跃迁示意图。

请说明图中以下符号的意义，(每空2分，共10分)
① W 13 、②W 21
③E 2 、 ④E 1 、 ⑤A 21 。

三、计算题（共40分） 1．（12分）(1) 一质地均匀的材料对光的吸收为0.01mm -1、光通过10cm 长的该材料 后，出射光强为入射光强的百分之几? (2) —光束通过长度为1m 的均匀激活的工作
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。

2．（14分）试从式出发，证明用最佳透射率表示的
非均匀增宽激光器的最佳输出功率为：
3．（14分）考虑一用于氩离子激光器的稳定球面腔，波长λ＝0.5145μm ，腔长
L ＝1m ，腔镜曲率半径R 1=1.5m ，R 2=4m 。

试计算光腰尺寸和位置及焦参数。

四、简答题（10分）
1．连续激光器稳定工作时的增益系数是否会随泵浦功率的提高而增加？为什么？
HZ 8105.1⨯HZ 8
102⨯HZ 8103⨯HZ 8
104⨯mm w 2.00=]
1))(2[(21)(2
1
10
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3
1
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m t P AI a t =-
广东工业大学试卷参考答案及评分标准 ( )
课程名称: 激光原理与技术 。

考试时间: 2007年 6月 18 日 (第16 周 星期 一 )
一、 单项选择题（每题3分，共30分） 1（ D ）、 2（ B ）、3（ C ）、4（ C ）、5（ C ） 6（ D ）、7（ C ）、8（ B ）、9（ C ）、10（ B ） 二、填空题（20分）
1． （5分） 2 0.6mm （5分）
3 .（每空2分，共10分）
① 受激吸收几率(激励几率) ② 受激发射几率
③ 激光上能级 、 ④ 基态能级, 又是激光下能级, 也是抽运能级、 ⑤ 自发发射几率 三、计算题（共40分） 解：（1）（12分）
∵ （2分）
∴ （3分）
（2） （2分）
（2分）
（3分）
2．（14分）
证明：由，等式两边对t 求导，并令其为零（3分）
得： （3分）
整理上式可得：，即： （3分）
式中t 即为最佳透射率t m ，则最佳输出功率 （2分）
Az
e I z I -=)0()(368
.01
)0()(10001.0===⋅-e e I z I Gz e I z I )0()(= 2)0()
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⋅G e I z I 1693.02ln -==m G 得201112()1()12D s LG P At I a t νν⎡⎤⎛⎫⎢⎥
=- ⎪+⎢⎥⎝⎭⎣⎦0]])(2[22[21]1)2[(2122=+-⨯+⨯+-+=∂∂t a LG
t a LG AtI t a LG AI t P s s 3
22)()(4t a t a G L +=-t a t a LG -+=3
2
)()2(L
R L R 322-<>或
（3分）
3（14分）
解：（1）束腰半径
（3分）
（2）束腰位置
m ； (2分)
（3）两镜面上的光斑尺寸分别为：
（3分）
（4）焦参数
（3分）
四、简答题（10分） 1．答：不会。

（2分） 因为连续激光器稳定时增益系数为 ，G 0
为小信号增益系数，I 为腔内光强，I s 为饱和光强。

（3分） 因此，当满足阈值条件以后，当外界的泵浦功率增加时，腔内光强增加，引起增益饱和作用，则增益下降。

（2分） 在稳态工作时，激光器的增益系数保持与阈值相等，不会随泵浦功率的提高而增加。

（3分）
m
m
s
m m m s m m
s m m t a t AI t a t a t a I At t a LG I At P -=-+-+=-+=
2
2
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L R R L R R L R L R L 348666.0]5
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L R R L R L z m
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L R R L R L L R R L s 532596.0]5
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