激光原理试卷

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

20。

2证明：

2、请推导出连续三能级激光器的阀值泵浦功率表达式。

四、计算题（四题共40分，每题10分）

1、为了使氦氖激光器的相干长度达到1KM，它的单色性解：

2 试求出方形镜共焦腔面上TEM30模的节线位置，这些节线是等距分布吗？ 解：

3 若已知某高斯光束的束腰半径为0.3毫米，波长为632.8纳米。求束腰处的q参数值，与束腰距离30厘米处的q参数值，与束腰相距无限远处的q值。

解：

4、长度为10厘米的红宝石棒置于长度为20厘米的光谐振腔中，好宝石694.3纳米谱线的

5自发辐射寿命为S4103s，均匀加宽线宽为210MHz，光腔单程损耗因子0.2，

0应为多少？

求：（1）中心频率处阈值反转粒子数nt。（2）当光泵激励产生反转粒子数n1.2nt时，有多少个纵模可以振荡？（红宝石折射率为1.76）