《2020-2020（激光原理与技术）课程试题B 试卷试题答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020-2020（激光原理与技术）课程试题B 试卷试题答案.docx（17页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、2020-2020（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互相作用主要有三个经过，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形式选择和提供轴向光波模的反应。4、激光腔的衍射作用是构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
2、、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鼓励效率，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，因此无法消除。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
3、方束腰半径随物距变化图，并根据图示简单讲明。3、烧孔是激光原理中的一个重要概念，请讲明什么是空间烧孔？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种常见的激光器鼓励方式、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、证实题四题共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。试证实峰值吸收截面为22=。证实：根据P144页吸收截面公式4.4.14可知，在两个能级的统计权重f1=f2的条件下，在自然加宽的情况下，中心频率0处吸收截面可表示为：NvA?=14202221121上式sN21=?P133页公式4.3.9又由于sA121=，把A21和
4、N的表达式代入1式，得到：2221=。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到达1KM，它的单色性0?应为多少？解：设相干时间为，则相干长度为光速与相干时间的乘积，即错误！未找到引用源。根据相干时间和谱线宽度的关系cLc=?1又由于?=?，00c=，nm8.6320=由以上各关系及数据能够得到如下形式：单色性=0?=?=cL0=101210328.61018.632-?=?nmnm2试求出方形镜共焦腔面上30TEM模的节线位置，这些节线是等距分布吗？解：方形镜共焦腔自再现模知足的积分方程式为()(),dydxeyxeL
5、iyxaaaaLyyxxikmnikLmnmn?-+-?=经过博伊德戈登变换，在通过厄密-高斯近似，能够用厄密-高斯函数表示镜面上场的函数()()()LyxcnmmnmneyLHxLHCyx2222,+-?=()()()()()LyxLyxexLxLCeyLHxLHCyx22222122822,330033030+-+-?-?=?=使()0,30=yx就能够求出节线的位置。由上式得到：lxx223,03,21=，这些节线是等距的。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：束腰处的q参数值实际
6、上就是书中的公交参量激光原理p73-2.9.12：iiifq68.44200=根据公式激光原理p75-2.10.8()zqzq+=0，能够得到30厘米和无穷远处的q参数值分别为()iqq68.443030300+=+=无穷远处的参数值为无穷大。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纳米谱线的自发辐射寿命为sS3104-?，均匀加宽线宽为MHz5102?，光腔单程损耗因子2.0=，求：1中心频率处阈值反转粒子数tn?。2当光泵鼓励产生反转粒子数tnn?=?2.1时，有多少个纵模能够振荡？红宝石折射率为1.76解：解法一：1、阀值反转粒子数为错误！未找到引用源
7、。错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。2)、根据题意错误！未找到引用源。，若震荡带宽为错误！未找到引用源。，则应该有错误！未找到引用源。由上式能够得到错误！未找到引用源。相邻纵模频率间隔为错误！未找到引用源。所以错误！未找到引用源。所以有164-165个纵模能够起振解法二：1根据公式P166-5.1.4可知：lnt21=?，其中l是红宝石的长度，21使激光上下能级的发射截面。根据题意红宝石激光器是均匀加宽，因而能够利用均匀加宽的发射截面公式P144-4.4.15得到：HA?=202212214，根据c=，c=00，SA121=，代入发射截面公式，得到：HSHA?=?=22202022122144，把此式代入阈值反转粒子数公式得到：cmllnHt/1006.4417220221?=?=?2根据公式P150-4.5.5得到：tnng?=?=21212.10根据公式P153-4.8.18得到：()()220221220221222.1220?+-?=?+-?=?=HHtHHttngng由上式能够求得振荡谱线宽度：MHz401094.82?=-=?又由于纵模间隔为：2Lcq=?，其中()0lLlL-+=，Ll,分别为红宝石长度和腔长，0,分别为红宝石折射率及真空折射率，代入数据，得到MHzq210435.5?=?腔内能够起振的形式数为：164=?=qq