广东工业大学激光原理试卷1

广东工业大学考试试卷（A）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.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）多能级体积V二km3，线宽人九二10nm，中心波长60nm，模式数目为（）（A） 2X1012 （B）4X1010 （C）2x102o （D）4x102o多普勒加宽发生在（）介质中半共心腔在稳定图上的坐标为（d）（A）（-1，-1） （B） （0，0） （C）（1，1） （D）（0，1）s时，饱和显著,对于均匀增宽介质，中心频率处小信号增益系数为G0（V0），当非小信号中心频率增益系数为：（c s时，饱和显著,G0(V0) (B)G0(V0) (B)皿W)-G0(v(C) 20)(D)1G0(V0)8..一平凹腔，其凹面镜的半径8..一平凹腔，其凹面镜的半径R等于腔长L,它是（b（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（c（A）瑞利-金斯公式 （B）维恩公式（C）10.腔长为0.5米川=1.5,纵模间隔为b（）普朗克公式）（D）爱因斯坦公式(a)1.5(a)1.5x108HZ(B)2x108HZ(C)3x108HZ(D)4x108HZ二、填空题（共20分求另一面镜的曲率半径取值范围—。（5分）稳定腔的一块反射镜的曲率半径R1求另一面镜的曲率半径取值范围—。（5分）—共焦腔（对称）L=0.40m,入=0.6328pm，束腰半径W0=0.2mm，离腰56cm处的光束有效截面半径为 。（5分）E3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E3E2W13A21①兀、②叮W13A21①兀、②叮三、计算题（共40分）尹21 、④E] 、⑤A21——。（12分）（1）一质地均匀的材料对光的吸收为0.01mm-i、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。P（v）=2.（P（v）=2.（14分）试从12AtiIs[(2LG0(v)Da+111)2-1]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:P=AIm s12m (a一t)m3.（14分）考虑一用于氩离子激光器的稳定球面腔，波长久=0.5145ym，腔长L=1m，腔镜曲率半径R]=1.5m,R2=4m。试计算光腰尺寸和位置及焦参数。四、简答题（io分）1 21.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？广东工业大学考试试卷（A）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）（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.R>L或R<—3（5分）22 0.6mm （5分）.（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）..I(z)=..I(z)=I(0)e-Az(')—e-0.01-100—1—0.368.I(0) e••⑵ I(z)—I(0)eGz•7(0)eG-1（2分）（3分）（2分）（2分）得G—ln2—0.693m-1（3分）(14分)P（v）=2证明：由(2LGo(v)丫 D .a+1丿、11丿，等式两边对t求导，并令其为誥]]=0誥]]=0X[—a+1兰=1AI[(竺)2—1]+1Atl[2X2LG得 dt 2X[—a+1（3分）整理上式可得:4L2G2(a—t)=(a+t)3,(2LG)2=(2LG)2=即：(a+1)3a—t（3分）式中（2分）t即为最佳透射率tm输出功率P=2AtI[(^^)2—1]m2msa+1m=1AtI[(a+7)3(a—7)—1]m(a+1)2mm(a+1)2m12=Al m（3分a—（3分m3（14分）解：（1）束腰半径九①=［（）20兀L(R—L)(R—L)(R+R—L)^+212]4(R+R—2L)212“0.5145x10-6 1.5x4.5占=[( )2 ]4冗=0.348666mm3.52（3分）z（2）束腰位置1L(R-L)(R+R—2L) 3.5 712m；（2分）(3)两镜面上的光斑尺寸分别为：R2(R-L)—1 2TOC\o"1-5"\h\zI咲L「 R2(RR2(R-L)—1 2①= [ 12 〕4si兀L(R-L)(R+R-L)112兀=0.532596mm■0.5145x10-6r2.25x3”= x[ 兀=0.532596mm0.5x4.5分）仄R2(R-L) i①= [ 21 〕4s2兀L(R-L)(R+R-L).212；0.5145x10-6 16x0.5吐兀=0.355064mm= X[ 兀=0.355064mm（3分）（3分）3（3分）（3分）(4)焦参数V'L(R-L)(R-L)(R+R-L)

f= 1 2 1 2—R+R-2L 12=J0.5x3x4.5=2.63.55.23.55.2=m7四、简答题（10分）(2G