激光原理与技术试卷2010级A卷评分标准
Ａ卷
2012—2013学年第一学期《激光原理与技术》试卷参考答案及评分标准
专业班级
姓名
学号
开课系室物理与光电工程系
考试日期2012年12月16日8:30-10:30
1．请在试卷正面答题，反面可作草稿纸；
2．答题时请注意书写清楚，保持卷面整洁；
3．本试卷共三大题，满分100分；试卷本请勿拆开，否则作废；
4. 本试卷正文共8页，无空白页。
一、选择题：（本题共10小题，每小题2分,共20分）
1、（本题2分）
自发辐射爱因斯坦系数与激发态E 2平均寿命τ的关系为（ B ）
2、（本题2分）
多普勒加宽谱线为（ A ）
（A ） 高斯线型 （B ）抛物线型 （C ） 洛仑兹线型 （D ）双曲线型 3、(本题2分)
在一定温度下，自发辐射概率是受激辐射概率的（ B ）倍
4、（本题2分）
激光器中工作介质长为l =0.2m,小信号增益系数为g 0＝5×10-4
/mm,总单程损耗率为δ=0.05，则光往返5周以后，光强变为初始光强（ D ）倍
（A ）e （B ）4e （C ）2e （D ）e 5、（本题2分）
调Q 激光器通常可获得（ C ）量级短脉冲
(A)ms
(B)μs
(C)ns
(D)fs
6、（本题2分）
入射光线坐标为114cm,0.1rad r θ==，则通过焦距大小为0.1m f =的凹面反射镜后的光线坐标为 （ C ）
（A ）4cm 0.1rad ?? ??? （B ）0.04m 0.1rad ?? ?-?? （C ）0.04m 0.3rad ?? ?-?? （D ）4cm 0.5rad ??
???
7、（本题2分）
圆形镜共焦腔的横模强度花样如图所示， 则其模式标记（TEM mn ，其中的,m n 值）为：（ A ）
（A ）01TEM （B ）11TEM （C ）10TEM （D ）20TEM 8、（本题2分）
对同一种介质，小信号增益系数随（ B ）变化
)D ( )C ( 1 )B ( )A (212212121e A N A A A τ
τττ==== 8 )D ( 8 )C ( 8 )B ( 8 )A (32
33333c
v c hv c hv c v ππππ本题满分20分 本题得分
（A ）谱线宽度 （B ）激发功率 （C ）粒子数密度（D ）自发辐射几率 9、（本题2分）
掺铒光纤放大器是典型的（ B ）系统
（A ）二能级 （B ）三能级 （C ） 四能级 （D ）多能级 10、（本题2分）
波长 3.14μm λ=的高斯光束在某点处q 参数为2(m)q i =+，则此处的等相位面曲率半径R 及光斑半径w 分别为 （ A ）
（A
） 2.5m,R w == （B ） 2.5m,1mm R w == （C
）0.4m,R w == （D ）0.4m,1mm R w ==
二、简答题（本题共8小题，每题8分，选做其中5小题，满分40分，多做不多得分）
1、（本题8分）
指出激光具有哪些基本特性，试举3个应用实例，并说明其应用了激光的何种特性。
答：激光具有单色性、相干性、方向性和高亮度。实际上，这四性可以归纳为一性，即激光具有很高的光子简并度。也就是说，激光在很大的相干体积内有很高的相干光强。 （5分）
单色性好的光源提供了频率标准；
相干性好的光源被广泛应用于光学信息处理领域； 方向性好的光源被用于准直、测距、激光雷达等；
高亮度被用于工业加工、焊接、国防等。 （3分） 2、（本题8分）
三能级系统和四能级系统的主要区别是什么？简要说明它们在实现粒子数反转过程中的特点。
答：三能级系统和四能级系统均包含激光上能级和激光下能级，区别在于三能级系统的激光下能级是基态能级，而四能级系统的下能几位激发态能级。 （4分） 在实现粒子数反转时，三能级系统是亚稳态和基态能级之间形成粒子数反转，四能级系统是亚稳态和激发态能级之间形成粒子数反转，因而四能级系统比三能级系统更容易实现粒子数反转。 （4分） 3、（本题8分）
简述均匀加宽工作物质激光器的模式竞争过程。并由此说明激光输出波长与那些因素有关。 答：（1）在均匀加宽介质中，满足阈值条件的振荡纵模可与介质中所有的工作粒子相互作用，振荡模通过受激辐射获得增益。当数个纵模起振时，各模式光场获得的增益是不同的，显然，靠近介质频率中心的纵模光场获得的净增益最大。振荡模通过受激辐射在获得增益、强度增大的同时，也使介质的增益均匀饱和，介质的增益曲线被整体压扁，各模式光场的净增益也被压缩、下降。随着各模式光场强度增大，增益饱和度加深，增益曲线整体被压缩的更多，远离介质中心频率
纵模的净增益会减小到零或负值，即在损耗线下，导致远离介质中心频率的纵模退出振荡。均匀展宽介质的增益饱和逐步使离开中心频率的纵模停止振荡，直到只剩下一个纵模，它的横模与中心频率最靠近，这时增益曲线的峰值维持在阈值上。这就是均匀展宽介质的自选模。通过饱和效应，某一个模逐渐把别的模的振荡一直下去，最后只剩下它自己的现象，称之为模竞争（mode competition）。（6分）
(2)激光输出谱线由增益来决定。（2分）
4、（本题8分）
激光器按工作物质可分为哪几类？给出常用激光器的典型波长。
激光器按工作物质可分为：固体激光器、气体激光器、液体激光器、半导体激光器等（4分）
He-Ne激光器典型波长 632.8nm
红宝石激光器典型波长 694.3nm
激光器典型波长 10.6μm
CO
2
Nd:YAG激光器典型波长 1.06μm （4分）
5、（本题8分）
何谓调Q技术？调Q技术有哪些主要实现方法？
答：调Q技术就是通过调节谐振腔Q值（或者说损耗）的方法使腔内的反转粒子数积累到最大，然后，在极短的时间内通过光振荡将储存在激光上能级的粒子能量转化为激光能量，形成一个很强的激光巨脉冲输出。（4分）
调Q技术的实现方法可分为主动调Q和被动调Q两种类型。主动调Q就是由外加驱动原来调节腔内损耗；而被动调Q是靠腔内自身光强变化来调节损耗。调Q的主要方法有转镜调Q、电光调Q、声光调Q和饱和吸收体调Q。（4分）
6、（本题8分）
谐振腔的损耗类型包括哪些？列举三个用于描述损耗的参数。
答：谐振腔的损耗大致包含以下几个方面：
（1）几何偏折损耗
（2）衍射损耗
（3）腔镜反射不完全引起的损耗
（4）材料中的非激活吸收、散射，腔内插入物所引起的损耗，等等。（4分）用于描述损耗的参数有：平均单程损耗因子、光子在腔内的寿命、腔的Q值等。
（4分）7、（本题8分）
指出激光倍频的物理基础，并画出典型的内腔倍频和外腔倍频光路图。
答：激光倍频的物理基础使具有很高功率密度的激光通过某些介质，引起这些介质产生非线性极化，从而产生新波长的激光。（2分）
（3分）
内腔倍频光路
（
3
分）
外腔倍频光路
8
、
（本题
8分）
什么是谱线加宽？有哪些加宽类型？指出其加宽机制。
谱线加宽：由于各种因素的影响，自发辐射并不是单色的，而是分布在中心频率/E h ?附近一个很小的频率范围内。这就叫做谱线加宽。 （2分）
加宽类型：均匀加宽和非均匀加宽 （2分） 均匀加宽：如果引起加宽的物理因素对每个原子都是相同的，则这种加宽称作均匀加宽。自然加宽、碰撞加宽及晶格振动加宽均属于均匀加宽。 （2分）
非均匀加宽：原子体系中每个原子只对谱线内与它的表观中心频率相应的部分有贡献，因而可以区分谱线上的某一频率范围是由哪一部分原子贡献的。 （2分）
三、计算题（本题共4小题，每题10分，共401、（本题10分） 写出基模高斯光束的传播公式，并说明各项的物理意义；若某高斯光束束腰尺寸为0 1.14w mm =，10.6m λμ=，求与束腰相距30cm,1000m 远处的光斑半径和波前曲率半径。 解：(1)沿Z 轴传播的寂寞高斯光束的表达式为：
22222()[]2()
()
00
00(,,)()
R x y z k x y i kz arctg
z R z w z C x y z e e
w z ψ++-
--+=
（2分）
其中：
()w z w w == 为Z 处光斑半径 2220()[1()][1()]R w z
R z z z z z
πλ=+=+ 为Z 处的曲率半径R
2
R w z f πλ
== 为瑞利长度，共焦参数 0w 为束腰半径 （3分）
(2)当0 1.14,10.6w mm m λμ==时，
232
106
3.14(1.1410) 3.85101.0610
R w f z m πλ---??====?? 因此，与束腰相距30cm 处，
1.445()w w mm === 22
0.385[1(
)]30[1()]0.794()0.3
R z R z m z =+=?+= （3分，
直接写出结果的酌情扣分） 与束腰相距1000m 处，
2.96w w m ===22
0.385[1(
)]1000[1()]1000()1000
R z R z m z =+=?+= （2分，直接写出结果的酌情扣分）
2、（本题10分）
写出判断光学谐振腔稳定性的公式，利用该公式和图解方法判断下列谐振腔的稳定性。
（1）12,0.8m, 1.6m R R L =∞== （2）12, 1.2m,0.8m R R L =∞== （3）121.20m,1m,0.8m R R L ==-=
解：对两镜腔，稳定条件为1201g g <<，即 12
0(1)(1)1L L
R R <--< （1分） （1）对于12,0.8, 1.6R R m L m =∞==的谐振腔，有 12120.9 1.6
(1)(1)(1)(1)100.8
L L g g R R =-
-=--=-<∞，所以该腔不稳定 （2分） （2）对于12, 1.2,0.8R R m L m =∞==的谐振腔，有 12120.80.81
(1)(1)(1)(1)1.23
L L g g R R =-
-=--=∞ 因此该腔稳定 （2分） （3）对于121.2m,1m,0.8m R R L ==-=的谐振腔，有
12120.80.83(1)(1)(1)(1)1.2 1.05
L L g g R R =-
-=--=- 因此该腔稳定 （2分）
三种情况传播圆方法如图所示，（1）不相交，为非稳腔，（2）和（3）相交，为稳定腔。（每图1分,共3分）
σ1
M 1(∞)
M 2(R 2)
σ2
σ1
M 1(∞)
M 2(R 2)
σ2
(1) (2)
1σ 1σ
M 1
M 2
2σ
（3）
3、（本题10分）
Nd:YAG 激光器的激光工作物质属于几能级系统？画出相应的能级系统的示意图，并推导出其速率方程。
答：Nd:YAG 激光工作物质属于4能级系统 （2分）
能级简图如下图所示：
其中0E 为基态能级，1E 、3E 为激发态能级，2E 为亚稳态能级，2E 和1E 分别为激光的上、下能级 （3分）
w 03 A 30 S 30
S 32
S 21
A 21
W 21
E 3
E 2 E 1
E 0
W 12
S 10
3
00333230211233222122121
0110003330
0123221112:
()()
W -n W l l Rl dn n W n S A dt dn nW n S n W n A S dt dn n S n W n A dt n n n n n dN N n dt τ?=-+??
?=+--+???
=-+??
+++=??
?=-???
四能级系统的速率方程组为 （3分） 引入发射界面的概念，可得：
3
00333230211233222122121
233221212212110
1100033300123221211:
()()
()() () ()()
l l l l
Rl dn n W n S A dt dn nW n S n W n A S dt g n S n n N n A S g dn n S n W n A dt
n n n n n dN N g n n N dt g σνσντ?=-+=+--+=---+=-++++==--四能级系统的速率方程组为v v ??
???
????????
??? （2分） 4、（本题10分）
稳定双凹球面腔腔长1m L =,两个反射镜的曲率半径大小分别为1 1.5m R =,
23m R =，试推导其基模高斯光束束腰半径满足的关系式和束腰的位置公式。并
求它的等价共焦腔腔长，并画出它的位置。（提示：可以采用图解方法或者等价
共焦腔方法中的任一种）
解：采用传播圆图解方法，知道了反射镜的曲率半径R 1和R 2，也就知道了反射镜处波面的曲率半径R 1和R 2，于是我们就可以作M 1镜处的σ1圆和M 2镜处的σ2圆来确定腔内可能振荡的高斯光束。若两σ 圆是相交的，则两者的交点F l 与F l '即为腔内振荡的高斯光束的侧焦点。两侧焦点离光轴的距离b 0即为腔内振荡的高斯光束的束参数。由下图中所示的几何关系，不难求得
z 1z 2L
)(2220z R z b -=或)(1110z R z b -= 此处
L R R L R L z 2)
(-2121-+-= ， L
R R L R L z 2)(2112-+-= （2分）
分别为两反射镜离束腰的距离，L 为两反射镜的间距。确定了z 1和z 2，也就确定了腔内高斯光束束腰的位置，由此可求出0b 值，代入0w =
2
2121212
4
)2()
)()((L R R L R R L R L R L w -+-+--??
? ??=πλ （3
分） 代入数值L ＝1m, R 1＝1.5m,R 2＝3m 得：
等价共焦腔腔长 （2分）
位置如图所示。 （3分）
???
??
????==
-=514
515421
f z z 51422=='f L
试卷一参考答案及评分标准
试卷一参考答案及评分标准 一、不定项选择：（每题2分，25题，共50分。） 1.ABCE 2.ABD 3.BCDE 4.BCE 5.CDE 6.DE 7.ACDE 8.BCE 9.BCE 10.BCDE 11.ACE 12.BCDE 13.BCDE 14.AD 15.AD 16.BE 17.D 18.ADE 19.C 20.BC 21.ABC 22.ABCDE 23.ABC 24.ABCE 25.ABDE 二、引文解释：（每题7分，2题，共14分） 26.“资本可变部分比不变部分的相对减少，或资本价值构成的变化，只是近似地表示出资本的物质组成部分构成上的变化”。（引自第1卷第23章） 1）资本技术构成和资本价值构成之间存在一定的关系，即资本技术构成的变化会引起资本价值构成的相应变化。（2分） 2）当劳动生产率提高时，由于单个劳动者在相同时间内需要的生产资料数量增加，从而会引起资本技术构成的提高，进而引起不变资本价值的增加和可变资本价值的相对减少。（3分） 3）由于劳动生产率的提高会引起生产资料价值的下降，因此资本价值构成的提高会低于资本技术构成的提高。（3分）4）例如…（2分） 27.“周转时间的缩短对剩余价值的生产，从而对利润的生产的直接影响，在于使可变资本部分由此提高效率”。（引自第3卷第4章） 1）资本周转时间包含了生产时间和流通时间。由于劳动生产率的提高而缩短生产时间和由于改进交通而缩短流通时间，都可以增加利润量、提高利润率。（2分）例如：…（2分） 2）资本周转时间缩短引起资本周转次数增多，导致年利润量增加和年利润率的提高，从表面上看似乎是资本周转速度本身加快所致。（2分）但实际上，根本的原因则是因为可变资本由于资本周转次数的增加而提高了使用效率，即生产出更多的年剩余价值量。（4分） 三、说明下列概念的内涵和相互关系：（1题，共10分） 28.劳动过程、价值形成过程、价值增殖过程 区别：①涵义：（2分）②劳动过程和价值形成过程的区别：劳动过程考察的是劳动的质、目的和内容；价值形成过程考察的是劳动的量（1分）③价值形成过程和价值增殖过程的区别：价值形成过程中创造的新价值等于劳动力价值；价值增殖过程中创造的新价值包含剩余价值。（2分）④劳动生产率的变化对劳动过程创造的使用价值量和价值形成和价值增殖中创造的价值量影响不同。（2分） 联系：①劳动过程与价值形成过程的统一构成一般商品生产过程；劳动过程与价值增殖过程的统一构成资本主义生产过程。（1分）②劳动时间超过必要劳动时间，价值形成过程就转化为价值增殖过程（2分）
08激光原理与技术试卷B
华南农业大学期末考试试卷（B 卷） 2008～2009学年第一学期 考试科目：激光原理与技术 考试类型：（闭卷） 考试时间：120分钟 姓名 年级专业 学号 一.填空题（每空2分，共30分） 1. 设小信号增益系数为0g ，平均损耗系数为α，则激光器的振荡条件为 g o > α 。 2. 相格 是相空间中用任何实验所能分辨的最小尺度。 3. 四能级系统中，设3E 能级向2E 能级无辐射跃迁的量子效率为1η，2E 能级向1E 能 级跃迁的荧光效率为2η，则总量子效率为 。。 4. 当统计权重21f f =时，两个爱因斯坦系数12B 和21B 的关系为 B 12=B 21 。 5. 从光与物质的相互作用的经典模型，可解释 色散 现象和 物质对光的 吸收 现象。 6. 线型函数的归一化条件数学上可写成 。 7. 临界腔满足的条件是 g1g2=1 或 g1g2=0 。 8. 把开腔镜面上的经过一次往返能再现的稳态场分布称为开腔的 自再现模 。 9. 对平面波阵面而言，从一个镜面中心看到另一个镜面上可以划分的菲涅耳半周期 带的数目称为 菲涅耳数 。
10. 均匀加宽指的是引起加宽的物理因素对各个原子是 等同的, 。 11. 入射光强和饱和光强相比拟时，增益随入射光强的增加而减少，称 增益饱和 现 象。 12．方形镜的mnq TEM 模式沿x 方向有 m 条节线，没y 方向有 n 条节线. 二.单项选择题（每题2分，共10分） 1. 关于高斯光束的说法，不正确的是（ ） (A)束腰处的等相位面是平面； (B)无穷处的等相位面是平面； (C)相移只含几何相移部分； (D)横向光强分布是不均匀的。 2. 下列各模式中，和圆型共焦腔的模q n m TEM ,,有相同频率的是（A ） (A)1,,2-+q n m TEM ； (B) q n m TEM ,,2+； (C) 1,,1-+q n m TEM ； (D) 1,1,2-++q n m TEM 。 3. 下列各种特性中哪个特性可以概括激光的本质特性（C ） (A)单色性； (B)相干性； (C)高光子简并度； (D)方向性。 4. 下列加宽机制中，不属于均匀加宽的是（B ） (A)自然加宽； (B)晶格缺陷加宽； (C)碰撞加宽； (D)晶格振动加宽。 5. 下列方法中，不属于横模选择的是（D ） (A)小孔光阑选模； (B) 非稳腔选模； (C) 谐振腔参数N g ,选择法； (D)行波腔法。 三、简答题（每题4分，共20分）
激光原理与应用课试卷试题答案
激光原理及应用[陈家璧主编] 一、填空题（20分，每空1分） 1、爱因斯坦提出的辐射场与物质原子相互作用主要有三个过程，分别是（自发辐射）、（受激吸收）、（受激辐射）。 2、光腔的损耗主要有（几何偏折损耗）、（衍射损耗）、（腔镜反射不完全引起的损耗）和材料中的非激活吸收、散射、插入物损耗。 3、激光中谐振腔的作用是（模式选择）和（提供轴向光波模的反馈）。 4、激光腔的衍射作用是形成自再现模的重要原因，衍射损耗与菲涅耳数有关，菲涅耳数的近似表达式为（错误！未找到引用源。），其值越大，则衍射损耗（愈小）。 5、光束衍射倍率因子文字表达式为（错误！未找到引用源。）。 6、谱线加宽中的非均匀加宽包括（多普勒加宽），（晶格缺陷加宽）两种加宽。 7、CO2激光器中，含有氮气和氦气，氮气的作用是（提高激光上能级的激励效率），氦气的作用是（有助于激光下能级的抽空）。 8、有源腔中，由于增益介质的色散，使纵横频率比无源腔频率纵模频率更靠近中心频率，这种现象叫做（频率牵引）。 9、激光的线宽极限是由于（自发辐射）的存在而产生的，因而无法消除。 10、锁模技术是为了得到更窄的脉冲，脉冲宽度可达（错误！未找到引用源。）S，通常有（主动锁模）、（被动锁模）两种锁模方式。 二、简答题（四题共20分，每题5分） 1、什么是自再现？什么是自再现模？ 开腔镜面上的经一次往返能再现的稳态场分布称为开腔的自在现摸 2、高斯光束的聚焦和准直，是实际应用中经常使用的技术手段，在聚焦透镜焦距F一定的条件下，画出像方束腰半径随物距变化图，并根据图示简单说明。 3、烧孔是激光原理中的一个重要概念，请说明什么是空间烧孔？什么是反转粒子束烧孔？ 4、固体激光器种类繁多，请简单介绍2种常见的激光器（激励方式、工作物质、能级特点、可输出光波波长、实际输出光波长）。 三、推导、证明题（四题共40分，每题10分）
激光原理与技术试题
2006-2007学年第1学期《激光原理与技术》B卷试题答案 1 .填空题（每题4分）[20] 1.1激光的相干时间T和表征单色性的频谱宽度△V之间的关系 为 1/ c 1.2 一台激光器的单色性为5X10-10,其无源谐振腔的Q值是_2x109 1.3如果某工作物质的某一跃迁波长为100nm的远紫外光，自发跃迁几率A10等于105S1，该跃迁的受激 辐射爱因斯坦系数B10等于6x1010 m3^2^ 1.4设圆形镜共焦腔腔长L=1m，若振荡阈值以上的增益线宽为80 MHz判断可能存在两个振荡频率。 1.5对称共焦腔的1（A D）_1_,就稳定性而言，对称共焦腔是稳定______________ 空。 2.问答题（选做4小题，每小题5分）[20] 2.1何谓有源腔和无源腔？如何理解激光线宽极限和频率牵引效应？ 有源腔：腔内有激活工作物质的谐振腔。无源腔：腔内没有激活工作物质的谐振腔。 激光线宽极限：无源腔的线宽极限与腔内光子寿命和损耗有关: 九'；有源腔由于受到自发辐射影响，净损耗不等于零，自发辐射的随机相位造成输出激光的线宽极限 n2t 2 ( C)h 0 ------------------- 。 n t Rut 频率牵引效应：激光器工作物质的折射率随频率变化造成色散效应，使得振荡模的谐振频率总是偏离无源腔 相应的模的频率，并且较后者更靠近激活介质原子跃迁的中心频率。这种现象称为频率牵引效应。 2.2写出三能级和四能级系统的激光上能级阈值粒子数密度，假设总粒子数密度为n阈值反转粒子数密 度为n t. 三能级系统的上能级阈值粒子数密度n 2t n n ——-;四能级系统的上能级阈值粒子数密度2 n2t n t 。 2.3产生多普勒加宽的物理机制是什么？ 多普勒加宽的物理机制是热运动的原子（分子）对所发出（或吸收）的辐射的多普勒频移。 2.4均匀加宽介质和非均匀加宽介质中的增益饱和有什么不同？分别对形成的激光振荡模式有何影响? 均匀加宽介质：随光强的增加增益曲线会展宽。每个粒子对不同频率处的增益都有贡献，入射的强光不仅使自身的增益系数下降，也使其他频率的弱光增益系数下降。满足阀值条件的纵模在振荡过程中互相竞争，结果总是靠近中心频率的一个纵模得胜，形成稳定振荡，其他纵模都
激光原理与技术习题
1.3 如果微波激射器和激光器分别在λ＝10μm ，＝5×10－ 1μm 输出1W 连续功率，试问每秒钟从激光上能级向下能级跃迁的粒子数是多少？ 解：若输出功率为P ，单位时间内从上能级向下能级跃迁的粒子数为n ，则： 由此可得： 其中346.62610J s h -=??为普朗克常数， 8310m/s c =?为真空中光速。 所以，将已知数据代入可得： =10μm λ时： 19-1=510s n ? =500nm λ时： 18-1=2.510s n ? =3000MHz ν时： 23-1=510s n ? 1.4设一光子的波长＝5×10－ 1μm ，单色性λ λ ?＝10－ 7，试求光子位置的不确定量x ?。若光子的波长变为5×10－ 4μm （x 射线）和5 ×10 －18 μm （γ射线），则相应的x ?又是多少 m m x m m m x m m m x m h x h x h h μμλμμλμλλμλλ λλλλλλλλ 11171863462122 1051051051051051051055/105////0 /------?=?=???=?=?=???=?==?=???=?=?P ≥?≥?P ??=P?=?P =?P +P?=P 1.7如果工作物质的某一跃迁波长为100nm 的远紫外光，自发跃迁几率A 10等于105S － 1，试问：（1）该跃迁的受激辐射爱因斯坦系数B 10是多少？（2）为使受激跃迁几率比自发跃迁几率大三倍，腔内的单色能量密度ρ应为多少？ c P nh nh νλ==P P n h hc λ ν= =
1.8如果受激辐射爱因斯坦系数B10＝1019m3s－3w－1，试计算在（1）λ＝6 m（红外光）；（2）λ＝600nm（可见光）；（3）λ＝60nm（远紫外光）；（4）λ＝0.60nm（x射线），自发辐射跃迁几率A10和自发辐射寿命。又如果光强I＝10W/mm2，试求受激跃迁几率W10。 2.1证明，如习题图2.1所示，当光线从折射率η1的介质，向折射率为η2的介质折射时，在曲率半径为R的球面分界面上，折射光线所经受的变换矩阵为 其中，当球面相对于入射光线凹（凸）面时，R取正（负）值。 习题
试卷参考答案和评分标准
试卷参考答案和评分标准The document was prepared on January 2, 2021
试卷参考答案 一. 听力材料及答案. Ⅰ. 听录音,把你所听到单词的序号填写在题前括号内。（10分） 1.house 2. bedroom 3. wash 4. dishes 5. making 6. dirty 7. women 8. without 9. work 10. dresser 1----5 A B A B B 6----10 B B A B A Ⅱ. 听句子，从 ABCD 四个选项中选出所包含的信息，并将字母标号填写在题前的括号内。（10分） ( C ) Ming is coming to Canada by plane. ( A ) ’s time to make lunch. ( D ) ’s the sink Here it is. ( C ) did she arrive She arrived at 5:50. ( B ) is Mary’s favourite shape. Ⅲ. 听对话, 用1,2,3……排列下列图片顺序,并将序号写在相应图片的括号内。（10分） 1. A: Is it a refrigerator? B: Yes, it is. 2．A: When do you go to school?
B: I go to school on September first. 3. A: What’s he doing B: He is writing a letter for his mother. 4．A: What’s the temperature outside? B: It’s 20 degrees. 5．A: What’s this B: This is a kitchen. 图片顺序为：1（ 5 ），2（ 3 ），3（ 1 ），4（ 2 ），5（ 4 ） Ⅳ. 听录音，根据听到的句子的意思写出句子中所缺的英语单词，每空只填一词。（10分） 1. is going to play the piano . 2.I like to have my boots on a rainy day. 3.This is the way we take a shower , on a Sunday morning. 4.Look! This is the living room .
激光原理与激光技术习题
激光原理与激光技术习题答案 习题一 (1)为使氦氖激光器的相干长度达到1m ，它的单色性?λ/λ应为多大？ 解： 1010 1032861000 106328--?=?=λ=λ λ?=.L R c (2) λ=5000?的光子单色性?λ/λ=10-7，求此光子的位置不确定量?x 解： λ=h p λ?λ=?2h p h p x =?? m R p h x 510 1050007 10 2=?=λ=λ?λ=?=?-- (3)CO 2激光器的腔长L=100cm ，反射镜直径D=1.5cm ，两镜的光强反射系数分别为r 1=0.985,r 2=0.8。求由衍射损耗及输出损耗分别引起的δ、τc 、Q 、?νc (设n=1) 解： 衍射损耗: 1880107501 106102 262.) .(.a L =???=λ=δ-- s ..c L c 881075110318801-?=??=δ=τ 6 86 8 10113107511061010314322?=??????=πντ=--....Q c MHz .Hz ...c c 19101910 75114321216 8 =?=???=πτ= ν?- 输出损耗: 119080985050212 1.)..ln(.r r ln =??-=-=δ s ..c L c 8 81078210 311901-?=??=δ=τ 6 86810 964107821061010314322?=??????=πντ=--....Q c MHz .Hz ...c c 7510751078214321216 8 =?=???=πτ= ν?- (4)有一个谐振腔，腔长L=1m ，两个反射镜中，一个全反，一个半反，半反镜反射系数r=0.99，求在1500MHz 的范围内所包含的纵模个数，及每个纵模的线宽(不考虑其它损耗) 解： MHz Hz .L c q 15010511 2103288=?=??==ν? 11]11501500 []1[=+=+ν?ν?=?q q 005.02 01 .02=== T δ s c L c 781067.610 3005.01 -?=??== δτ MHz c c 24.010 67.614.321 217 =???= = -πτν? (5) 某固体激光器的腔长为45cm ，介质长30cm ，折射率n=1.5，设此腔总的单程损耗率0.01π，求此激光器的无源腔本征纵模的模式线宽。
激光原理与技术习题一样本
《激光原理与技术》习题一 班级序号姓名等级 一、选择题 1、波数也常见作能量的单位, 波数与能量之间的换算关系为1cm-1 = eV。 ( A) 1.24×10-7 (B) 1.24×10-6 (C) 1.24×10-5 (D) 1.24×10-4 2、若掺Er光纤激光器的中心波长为波长为1.530μm, 则产生该波长的两能级之间的能量 间隔约为 cm-1。 ( A) 6000 (B) 6500 (C) 7000 (D) 10000 3、波长为λ=632.8nm的He-Ne激光器, 谱线线宽为Δν=1.7×109Hz。谐振腔长度为50cm。 假设该腔被半径为2a=3mm的圆柱面所封闭。则激光线宽内的模式数为个。 ( A) 6 (B) 100 (C) 10000 (D) 1.2×109 4、属于同一状态的光子或同一模式的光波是 . (A) 相干的 (B) 部分相干的 (C) 不相干的 (D) 非简并的 二、填空题 1、光子学是一门关于、、光子的科学。 2、光子具有自旋, 而且其自旋量子数为整数, 大量光子的集合, 服从统计分布。 3、设掺Er磷酸盐玻璃中, Er离子在激光上能级上的寿命为10ms, 则其谱线宽度 为。 三、计算与证明题 1．中心频率为5×108MHz的某光源, 相干长度为1m, 求此光源的单色性参数及线宽。
2．某光源面积为10cm 2, 波长为500nm, 求距光源0.5m 处的相干面积。 3．证明每个模式上的平均光子数为 1 )/ex p(1-kT hv 。 《激光原理与技术》习题二 班级 姓名 等级 一、 选择题 1、 在某个实验中, 光功率计测得光信号的功率为-30dBm, 等于 W 。 ( A) 1×10-6 (B) 1×10-3 (C) 30 (D) -30 2、 激光器一般工作在 状态. (A) 阈值附近 (B) 小信号 (C) 大信号 (D) 任何状态 二、 填空题 1、 如果激光器在=10μm λ输出1W 连续功率, 则每秒从激光上能级向下能级跃迁的粒子数 是 。 2、 一束光经过长度为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, 则该物 质的增益系数为 。 三、 问答题 1、 以激光笔为例, 说明激光器的基本组成。 2、 简要说明激光的产生过程。 3、 简述谐振腔的物理思想。 4、 什么是”增益饱和现象”? 其产生机理是什么? 四、 计算与证明题 1、 设一对激光能级为2E 和1E (设g 1=g 2), 相应的频率为ν(波长为λ), 能级上的粒子数密度 分别为2n 和1n , 求 (a) 当ν=3000MHz , T=300K 时, 21/?n n =
《光学》试卷库参考答案及评分标准要点
《光学》试题（一）标准答案及评分标准 一、选择题（每小题2.5分，共25分） 1、D 2、A 3、C 4、B 5、B 6、D 7、A 8、C 9、B 10、C 二、填空题（每小题2分，共20分） ① 6.00×10-4 ② 2(n-1)h ③ 0.458 ④ 120 ⑤ 250 ⑥ 3:1 ⑦ 8.3% ⑧ 2I 0/3 ⑨ 1.22λ/D ⑩ 56.1% 三、试用作图法找像的位置和大小(5分) 四、论述题(10分) （1） 同频率 （2）两光波相遇是有固定的位相差 （3）两光波相遇点相同的振动分量 （4）两光波相遇光程差不能太大，要小于光源的相干长度。 （5）两光波相遇点所产生的振动后的振幅不能太悬殊。 评分标准：每小题各占据2分。如没有论述，则酌情扣分。 五． 1．（a ）→x=-20mm 180mm =′=′x f f x S'=60-180=120mm （实像） （5分） （b ）x=20mm x'=-180mm （5分） S'=60-180=240mm （虚像） 2．由于右边321n n n ，故没有额外程差，而左边3221,n n n n 发生额外程差 对于右边 λj R r n h n j 22 2=2 λ)5+(=25+2 j R r n j 两式相减，可求得波长 Ο A R r n j 6480=5) r -(=2j 25+2λ 对于左j 级亮纹满足
m m r n R r j n R r j R r n j j j j 24.4=18 =62 .1×210×10×6480×10+4×4=2+=)21 +(==21 -37-22 222 2 左左左λλ λλ 3．设光栅常数为d ，可见光谱两面三刀端波长所对应的光栅方程为 760 ?=θsin 400?=sin 2211K d K d θ 如果发生重叠是400nm 的二级与760nm 的一级： 1 221/760=sin /800=/400?2=sin θθθθ d d d 所以不发生重叠。 而当K 1=3 K 1=2时 1 221)(/1520=/760×2=θsin )(/1200=/400×3=sin θθθ nm d d nm d d 发生重叠 发生重叠时，1级光谱的角宽 d d /360=/)400-760(≈θΔ 发生重叠时， 3×400=2×λ λ= 600 nm 所以重叠范围 600～760 nm 4．当晶片引起的位相差对薄些波长形成全波片时，这些波长的光将不能通过系统，即 π2=)-(20K d n n e λ π Ｋ的取值范围 7-010×7800)-(d n n e ～7-010 ×3900)-(d n n e 即9～17 Ｋ=9时 ΟA l K n n e 7644=9 000688.0=-= λ09
激光原理与技术试题答案
2006-2007学年 第1学期 《激光原理与技术》B 卷 试题答案 1． 填空题(每题4分)[20] 激光的相干时间τc 和表征单色性的频谱宽度Δν之间的关系为___1c υτ?= 一台激光器的单色性为5x10-10，其无源谐振腔的Q 值是_2x109 如果某工作物质的某一跃迁波长为100nm 的远紫外光，自发跃迁几率A 10等于105 S -1，该跃迁的受激辐射爱因斯坦系数B 10等于_____6x1010 m 3s -2J -1 设圆形镜共焦腔腔长L=1m ，若振荡阈值以上的增益线宽为80 MHz ，判断可能存在_两_个振荡频率。 对称共焦腔的 =+)(2 1 D A _-1_，就稳定性而言，对称共焦腔是___稳定_____腔。 2. 问答题(选做4小题，每小题5分)[20] 何谓有源腔和无源腔如何理解激光线宽极限和频率牵引效应 有源腔：腔内有激活工作物质的谐振腔。无源腔：腔内没有激活工作物质的谐振腔。 激光线宽极限：无源腔的线宽极限与腔内光子寿命和损耗有关：122' c R c L δ υπτπ?= = ；有源腔由于受到自发辐射影响，净损耗不等于零，自发辐射的随机相位造成输出激光的线宽极限 220 2()t c s t out n h n P πυυυ?= ?。 频率牵引效应：激光器工作物质的折射率随频率变化造成色散效应，使得振荡模的谐振频率总是偏离无源腔相应的模的频率，并且较后者更靠近激活介质原子跃迁的中心频率。这种现象称为频率牵引效应。 写出三能级和四能级系统的激光上能级阈值粒子数密度，假设总粒子数密度为n ，阈值反转粒子数密度为 n t. 三能级系统的上能级阈值粒子数密度22 t t n n n += ；四能级系统的上能级阈值粒子数密度2t t n n ≈。 产生多普勒加宽的物理机制是什么 多普勒加宽的物理机制是热运动的原子（分子）对所发出（或吸收）的辐射的多普勒频移。 均匀加宽介质和非均匀加宽介质中的增益饱和有什么不同分别对形成的激光振荡模式有何影响 均匀加宽介质：随光强的增加增益曲线会展宽。每个粒子对不同频率处的增益都有贡献，入射的强光不仅使自身的增益系数下降，也使其他频率的弱光增益系数下降。满足阀值条件的纵模
激光原理与技术习题一
《激光原理与技术》习题一 班级 序号 姓名 等级 一、选择题 1、波数也常用作能量的单位，波数与能量之间的换算关系为1cm -1 = eV 。 （A ）1.24×10-7 (B) 1.24×10-6 (C) 1.24×10-5 (D) 1.24×10-4 2、若掺Er 光纤激光器的中心波长为波长为1.530μm ，则产生该波长的两能级之间的能量间 隔约为 cm -1。 （A ）6000 (B) 6500 (C) 7000 (D) 10000 3、波长为λ=632.8nm 的He-Ne 激光器，谱线线宽为Δν=1.7×109Hz 。谐振腔长度为50cm 。假 设该腔被半径为2a=3mm 的圆柱面所封闭。则激光线宽内的模式数为 个。 （A ）6 (B) 100 (C) 10000 (D) 1.2×109 4、属于同一状态的光子或同一模式的光波是 . (A) 相干的 (B) 部分相干的 (C) 不相干的 (D) 非简并的 二、填空题 1、光子学是一门关于 、 、 光子的科学。 2、光子具有自旋，并且其自旋量子数为整数，大量光子的集合，服从 统计分布。 3、设掺Er 磷酸盐玻璃中，Er 离子在激光上能级上的寿命为10ms ，则其谱线宽度为 。 三、计算与证明题 1．中心频率为5×108MHz 的某光源，相干长度为1m ，求此光源的单色性参数及线宽。 2．某光源面积为10cm 2，波长为500nm ，求距光源0.5m 处的相干面积。 3．证明每个模式上的平均光子数为 1 )/exp(1 kT hv 。
《激光原理与技术》习题二 班级 姓名 等级 一、选择题 1、在某个实验中，光功率计测得光信号的功率为-30dBm ，等于 W 。 （A ）1×10-6 (B) 1×10-3 (C) 30 (D) -30 2、激光器一般工作在 状态. (A) 阈值附近 (B) 小信号 (C) 大信号 (D) 任何状态 二、填空题 1、如果激光器在=10μm λ输出1W 连续功率，则每秒从激光上能级向下能级跃迁的粒子数 是 。 2、一束光通过长度为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，则该物 质的增益系数为 。 三、问答题 1、以激光笔为例，说明激光器的基本组成。 2、简要说明激光的产生过程。 3、简述谐振腔的物理思想。 4、什么是“增益饱和现象”？其产生机理是什么？ 四、计算与证明题 1、设一对激光能级为2E 和1E (设g 1=g 2)，相应的频率为ν(波长为λ)，能级上的粒子数密度分 别为2n 和1n ，求 (a) 当ν=3000MHz ，T=300K 时，21/?n n = (b) 当λ=1μm ，T=300K 时，21/?n n = (c) 当λ=1μm ，21/0.1n n =时，温度T=？ 2、设光振动随时间变化的函数关系为 （v 0为光源中心频率）， 试求光强随光频变化的函数关系，并绘出相应曲线。 ???<<=其它,00),2exp()(00c t t t v i E t E π
测试题一参考答案和评分标准
测试题一参考答案和评分标准 一、选择题：每题2分，共50分。 二、读图题：（8分） （1）A、辽，B、北宋，C、西夏；（2）澶渊之盟；（3）金、南宋、西夏对峙形势图；（4）郾城大捷，岳飞；（5）经济重心完成南移。（每空1分） 三、连线题：共5分。 （ B ）苏轼（ A ）宋应星（ E ）关汉卿（ C ）施耐庵（ D ）白居易 四、材料解析：第1题9分，第2题8分，本大题共17分。 1、（1）唐太宗；（1分）重视科举，扩充国学；（1分）文成公主入吐蕃（或设立都督府，任用突厥贵族进行管理，保留原有民族的习惯与生活方式；唐太宗为突厥将
领疗伤等）。（1分）（2）武则天时期的治世（2分）和唐玄宗时期的开元盛世（2分）。（3）国家统一，社会安定；统治者大都重视发展生产；科举制为唐朝选拔了大量人才（或统治者大都重用人才）；开明的民族政策，民族关系友好；开放的对外政策，对外友好往来等等。言只有理可酌情给分。（3分） 2、(1)唐朝对外交往比较活跃，与亚洲以至非洲、欧洲的一些国家，都有往来；宋朝鼓励海外贸易，还设置了管理海外贸易的市舶司。（2分）对外开放政策。（2分）（2）害怕外商与沿海人民交往滋生事端，便利洋人侵略中国；自恃中国地大物博，藐视西方各国，夜郎自大；（2分）闭关锁国政策。（2分） （3）唐宋的对外开放政策促进了经济的发展，提高了当时中国在世界上的声望；（2分）清朝的闭关政策阻碍了中国的发展和进步，使中国在世界上逐渐落伍了（2分）启示：加强交流、实行开放能够促进社会的进步与发展；闭关自守、盲目自大只能导致落后挨打。我国今天应坚持对外开放，加强与世界各国的经济文化交流与合作（2分）（言之有理，可酌情赋分） 五、融入情境，探究问题（13分） (1)戚继光抗倭；郑成功从荷兰殖民者手中收复台湾；清朝康熙帝时取得两次雅克卫反击战的胜利，遏制了沙俄在我国黑龙江流域的侵略；签订了《尼布楚条约》，划定了中段边界。（4分） (2) 西藏地区：1．建立对达赖、班禅的册封制度，历世达赖、班禅的继承都必须经过中央政府册封；2．雍正时,清朝设置驻藏大臣，与达赖与班禅共同管理西藏事
试题答案及评分标准
语文试题答案及评分标准 卷一（选择题，共50分） 一、（本大题10个小题，每小题2分，共20分） 二、（本大题6个小题，每小题3分，共18分） 三、（本大题4小个小题，每小题3分，共12分） 卷二（非选择题，共70分） 四、（本大题5个小题，共15分） 21．（5分） 想要研究自然现象与人类社会的关系，通晓古往今来变化的规律，成为一家之言。 22．（3分） （1）天生我材必有用 （2）我们共享雾霭、流岚、虹霓。 （3）胜似闲庭信步。 （4）以先国家之急而后私仇也。 （5）相逢何必曾相识。 【评分标准】如果答题超过三句，选择正确答案给分。答对一句得1分，答对三句即得满分，答题错误不倒扣分。句中有错别字或漏字、添字，该句不得分。 23．（4分） 五、（本大题5个小题，每小题3分，共15分） 24．（3分） （1）树比人活的长久，但并不以此傲人；（2）树绝对不伤人；（3）树比人坚忍；（4）树
会帮助人。 【评分标准】每点1分，答出三点即可 25、（3分） 这句话运用了象征（托物言志、比喻）的手法，表面上说的是树，实际上说的是人（1分）。“不曾”说明人往往是很坚强的，能够战胜各种不幸和灾难（1分），“却”字使句 意发生了转折，指出人们常常会被名利和赞扬所压垮（1分） 26、（3分） 虔诚、尊敬——嫉妒——自卑、伤感——自信、自强（每一点1分） 27、（3分） 文章的主旨（2分）：我们不管身处何种环境，地位如何卑微，都没有理由也不应该自惭 形秽，而应像小草那样坦然、快乐地生活。 草的特征（1分）：不因卑微而羞愧、安然的怡然挺立。 28、（3分） 感悟如下均可：自卑人人都有，但要勇于面对；人们虽然会在各个方面存在差异，但不 能自惭形秽，要豁达自信；人应该坦然快乐地生活，你就能走出自卑的泥潭，收获属于 自己的成功。 【评分标准】（只要谈到其中的某一点，意思相近即可得2分，能结合实际生活谈2分）六、作文（45分） 29．【评分标准】 说明：①不写题目扣2分； ②不足700字，每少50字扣2分； ③错别字每2个扣1分，重复的不计，最多扣3分； ④卷面不整洁，字迹潦草，不能进入一类卷。 范文 1、学会转身，是生活的智慧 转身是一种生活方式，让达成目标的人们重新审视生活；转身是一种生活态度，是摒弃名利后的一种本质的回归；转身也是一种选择，是对光鲜外表下深藏的隐患的警醒。二战时期纳粹法西斯在欧洲大肆残杀犹太人，匈牙利处于腥风血雨之中。 当时那里有一位意大利籍商人叫佩拉斯卡，在纷乱的战世中，却选择留在匈牙利解救
2009-2010《激光原理与技术》课程试题B 试卷试题答案
一、填空题（20分，每空1分） 1、爱因斯坦提出的辐射场与物质原子相互作用主要有三个过程，分别是（自发辐射）、（受激吸收）、（受激辐射）。 2、光腔的损耗主要有（几何偏折损耗）、（衍射损耗）、（腔镜反射不完全引起的损耗）和材料中的非激活吸收、散射、插入物损耗。 3、激光中谐振腔的作用是（模式选择）和（提供轴向光波模的反馈）。 4、激光腔的衍射作用是形成自再现模的重要原因，衍射损耗与菲涅耳数有关，菲涅耳数的近似表达式为（错误！未找到引用源。 ），其值越大，则衍射损耗（愈小）。 5、光束衍射倍率因子文字表达式为（错误！未找到引用源。 ）。 6、谱线加宽中的非均匀加宽包括（多普勒加宽），（晶格缺陷加宽）两种加宽。 7、CO2激光器中，含有氮气和氦气，氮气的作用是（提高激光上能级的激励效率），氦气的作用是（有助于激光下能级的抽空）。 8、有源腔中，由于增益介质的色散，使纵横频率比无源腔频率纵模频率更靠近中心频率，这种现象叫做（频率牵引）。 9、激光的线宽极限是由于（自发辐射）的存在而产生的，因而无法消除。 10、锁模技术是为了得到更窄的脉冲，脉冲宽度可达（错误！未找到引用源。）S ，通常有（主动锁模）、（被动锁模）两种锁模方式。 二、简答题（四题共20分，每题5分） 1、什么是自再现？什么是自再现模？ 开腔镜面上的经一次往返能再现的稳态场分布称为开腔的自在现摸 2、高斯光束的聚焦和准直，是实际应用中经常使用的技术手段，在聚焦透镜焦距F 一定的条件下，画出像方束腰半径随物距变化图，并根据图示简单说明。 3、烧孔是激光原理中的一个重要概念，请说明什么是空间烧孔？什么是反转粒子束烧孔？ 4、固体激光器种类繁多，请简单介绍2种常见的激光器（激励方式、工作物质、能级特点、可输出光波波长、实际输出光波长）。 三、推导、证明题（四题共40分，每题10分） 1、短波长（真空紫外、软X 射线）谱线的主要加宽是自然加宽。试证明峰值吸收截面为π λσ22 = 。
激光原理与技术09级A卷含答案
题号一二三四总分阅卷人 得分 得分 2011 ─2012学年 第 2 学期 长江大学试卷 院（系、部） 专业 班级 姓名 学号 …………….……………………………. 密………………………………………封………………..…………………..线…………………………………….. 《 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。
得 分 (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 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V λ/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) 30ns 7. 掺钕钇铝石榴石（Y 3Al 5O 12）激光器又称掺Nd 3+:YAG 激光器，属四能级系统。其发光波长为 。 （A ） 1.064μm （B ）1.30μm （C ） 1.55μm （D ）1.65μm 8. 在采用双包层泵浦方式的高功率光纤放大器中，信号光在 中传输。 （A ） 纤芯 （B ）包层 （C ）纤芯与包层 （D ）包层中（以多模） 9. 脉冲透射式调Q 开关器件的特点是谐振腔储能调Q ，该方法俗称 。 （A ）漂白 （B ）腔倒空 (C ）锁模 （D ）锁相 10. 惰性气体原子激光器，也就是工作物质为惰性气体如氩、氪、氙、氖等。这些气体除氙以外增益都较低，通常都使用氦气作为辅助气体，借以 。 (A ）降低输出功率 (B ）提高输出功率 C ）增加谱线宽度 （D ）减小谱线宽度 二、填空题 (每小题 3 分，共 30 分) 1. 在2cm 3空腔内有一带宽为1×10-4μm ，波长为0.5μm 的跃迁，此跃迁的频率范围是 120 GHz 。 2. 稳定球面腔与共焦腔具有等价性，即任何一个共焦腔与无穷多个稳定
(完整版)试卷答案及评分标准(样板)
道路勘测设计期末考试试卷(A) 答案及评分标准（样板） 一、名词解释（3分×5＝15分） 1.设计速度：在气候条件好、行车密度小、汽车运行只受道路本身条件影响时,一般司机能保持安全而舒适地行驶的最大速度。 2.动力因数：某型汽车在海平面高程，在滿载情况下，单位车座克服道路阻力和惯性阻力的性能。 评分标准： 答出下划线部分即可得分，每题3分 二、填空题（15分，每空0.5分） 1.方格网式、环形放射式、自由式、混合式。 2. 具有足够的驱动力来克服各种行驶阻力（或R T ≥） 和 驱动力小于或等于轮胎于路面之间的附着力（或k G T ?≤）。 路面平整坚实； 路面粗糙不滑。 3．停车视距；超车视距 评分标准： 每空的分数为0.5分。 三、判断并说明理由（15分, 判断0.5分，说明理由1.0分） 1.错误；应改为：公路等级的确定与远景交通量、使用任务及其性质有关。 2.错误：应改为：横向力系数可以衡量不同重量汽车的在弯道的稳定程度。 3.错误：应改为：按二者最大值计算确定 4.错误：应改为：?=??
的缓和曲线，则超高过渡可仅在缓和曲线的一个区段进行。 答出基本要点得5分；答得不完整酌情扣分。 2．答案及评分标准 要点： 限制最大合成坡度可以防止急弯陡坡组合，引起横向滑移危机行车安全；限制最小的合成坡度主要以防止道路排水不畅，影响行车安全 答出每一要点给2.5分。答得不完整酌情扣分。 五、叙述题与作图题（15分） 1．答案及评分标准 要点： 纸上定线的方法步骤及作用： （1）定导向线。 ①分析地形，找出各种可能的走法。 ②求平距a，并定匀坡线。作用一是放通了路线，证明方案是成立的，二是放坡可发现中间控制点，为下步工作提供依据。 ③确定中间控制点，分段调整纵坡，定导向线。目的是大概定出具有理想坡度的折线，利用了有利地形，避开了不利地形，可作为试定平面线形的参考。 （2）修正导向线。 ①试定平面线形，点绘纵断面图，设计理想纵坡 ②定修正导向线。目的：用纵断面修改平面，避免纵向大填大挖 ③定二次导向线。目的：用横断面最佳位置修正平面，避免横向填挖过大。 （3）具体定线。 在二次修正导向线基础取反复试线，采取直线型定线方法或曲线型定线方法，定出平面线形。 评分标准： 本题共10分。纸上定线的方法步骤6分；作用要点4分，每一要点给1分。 2．答案及评分标准
08激光原理与技术试卷B
08激光原理与技术试卷B
2 华南农业大学期末考试试卷（B 卷） 2008～2009学年第一学期 考试科目：激光原理与技术 考试类型：（闭卷） 考试时间：120分钟 姓名 年级专业 学号 题号 一 二 三 四 总分 得分 评阅人 一.填空题（每空2分，共30分） 1. 设小信号增益系数为0g ，平均损耗系数为α，则激光器的振荡条件为 g o > α 。 2. 相格 是相空间中用任何实验所能分辨的最小尺度。 3. 四能级系统中，设3E 能级向2E 能级无辐射跃迁的量子效率为1η，2E 能级向1E 能 级跃迁的荧光效率为2η，则总量子效率为 。。 4. 当统计权重21f f =时，两个爱因斯坦系数12B 和21B 的关系为 B 12=B 21 。 5. 从光与物质的相互作用的经典模型，可解释 色散 现象和 物质对光的 吸收 现象。 6. 线型函数的归一化条件数学上可写成 。 7. 临界腔满足的条件是 g1g2=1 或 g1g2=0 。 8. 把开腔镜面上的经过一次往返能再现的稳态场分布称为开腔的 自再现模 。 9. 对平面波阵面而言，从一个镜面中心看到另一个镜面上可以划分的菲涅耳半周期 带的数目称为 菲涅耳数 。
3 10. 均匀加宽指的是引起加宽的物理因素对各个原子是 等同的, 。 11. 入射光强和饱和光强相比拟时，增益随入射光强的增加而减少，称 增益饱和 现 象。 12．方形镜的mnq TEM 模式沿x 方向有 m 条节线，没y 方向有 n 条节线. 二.单项选择题（每题2分，共10分） 1. 关于高斯光束的说法，不正确的是（ ） (A)束腰处的等相位面是平面； (B)无穷处的等相位面是平面； (C)相移只含几何相移部分； (D)横向光强分布是不均匀的。 2. 下列各模式中，和圆型共焦腔的模q n m TEM ,,有相同频率的是（A ） (A)1,,2-+q n m TEM ； (B) q n m TEM ,,2+； (C) 1,,1-+q n m TEM ； (D) 1,1,2-++q n m TEM 。 3. 下列各种特性中哪个特性可以概括激光的本质特性（C ） (A)单色性； (B)相干性； (C)高光子简并度； (D)方向性。 4. 下列加宽机制中，不属于均匀加宽的是（B ） (A)自然加宽； (B)晶格缺陷加宽； (C)碰撞加宽； (D)晶格振动加宽。 5. 下列方法中，不属于横模选择的是（D ） (A)小孔光阑选模； (B) 非稳腔选模； (C) 谐振腔参数N g ,选择法； (D)行波腔法。 三、简答题（每题4分，共20分）
激光原理与技术
激光的特性：方向性好、单色好、相干性好、亮度高。由于谐振腔对 光振荡方向的限制，激光只有沿腔轴方向受激辐射才能振荡放大，所以激光具有很高的方向性。半导体激光器的方向性最差。衍射极限θm≈1.22λ D (λ为波长，D为光束直径)；激光是由原子受激辐射而产生，因而谱线极窄，所以单色性极好。单模稳频气体激光器的单色性最好，半导体激光器的单色性最差；激光是通过受激辐射过程形成的，其中每个光子的运动状态（频率、相位、偏振态、传播方向）都相同，因而是最好的相干光源。激光是一种相干光这是激光与普通光源最重要的区别；激光的高方向性、单色性等特点，决定了它具有极高的单 色定向亮度。相干性包括时间相干和空间相干，有时用相干长度L C=C ?V 来表示相干时间。自发辐射：处于高能级E2的原子自发地向低能级跃迁，并发射出一个能量为hv=E2?E1的光子，这个过程称为自发跃迁。 自发辐射跃迁概率（自发跃迁爱因斯坦系数）A21=（dn21 dt ） sp 1 n2 = ?1 n2dn2 dt （n2为E2能级总粒子数密度；dn21为dt时间内自发辐射跃迁 粒子数密度）；受激辐射：在频率为v=(E2?E1)/h的光照激励下，或在能量为hv=E2?E1的光子诱发下，处于高能级E2上的原子可能跃迁到低能级E1，同时辐射出一个与诱发光子的状态完全相同的光子，这 个过程称为受激辐射跃迁W21=（dn21 dt ） st 1 n2 =?1 n2 dn2 dt 。受激辐射跃 迁与自发辐射跃迁的区别在于，它是在辐射场（光场）的激励下产生的，因此，其月前概率不仅与原子本身的性质有关，还与外来光场的单色能量密度ρv成正比，W21=B21ρv，B21称为爱因斯坦系数；受激吸收：处于低能级E1的原子，在频率为v的光场作用（照射）下，吸收