激光原理及應(yīng)用習(xí)題(共3頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上激光原理及應(yīng)用習(xí)題1. 激光的產(chǎn)生分為理論預(yù)言和激光器的誕生兩個階段？簡述激光理論的創(chuàng)始人，理論要點和提出理論的時間。簡述第一臺激光誕生的時間，發(fā)明人和第一臺激光器種類？答：激光理論預(yù)言是在1905年愛因斯坦提出的受激輻射理論。世界上第一臺激光器是于1960年美國的梅曼研制成功的。第一臺激光器是紅寶石激光器。2. 激光譜線加寬分為均勻加寬和非均勻加寬，簡述這兩種加寬的產(chǎn)生機(jī)理、譜線的基本線型。答：如果引起加寬的物理因數(shù)對每一個原子都是等同的，則這種加寬稱為均勻加寬，線型為洛侖茲線型。自然加寬、碰撞加寬及晶格振動加寬均屬均勻加寬類型。非均勻加寬是原子體系中每一個原子只對

2、譜線內(nèi)與它的表觀中心頻率相應(yīng)的部分有貢獻(xiàn)，線型為高斯線型。多普勒加寬和固體晶格缺陷屬于非均勻加寬。3. 軍事上的激光器主要應(yīng)用那種激光器？為什么應(yīng)用該種激光器？答：軍事上主要用的是CO2激光器，這是因為CO2激光波長處于大氣窗口，吸收少，功率大，效率高等特點。4. 全息照相是利用激光的什么特性的照相方法？全息照相與普通照相相比有什么特點？答：全息照相是利用激光的相干特性的。全息照片是三維成像，記錄的是物體的相位。1. 激光器的基本結(jié)構(gòu)包括三個部分，簡述這三個部分答：激光工作物質(zhì)、激勵能源（泵浦）和光學(xué)諧振腔；2. 物質(zhì)的粒子躍遷分輻射躍遷和非輻射躍遷，簡述這兩種躍遷的區(qū)別。答：粒子能級之間的躍

3、遷為輻射躍遷，輻射躍遷必須滿足躍遷定則；非輻射躍遷表示在不同的能級之間躍遷時并不伴隨光子的發(fā)射或吸收，而是把多余的能量傳給了別的原子或吸收別的原子傳給他的能量。3. 工業(yè)上的激光器主要有哪些應(yīng)用？為什么要用激光器？答：焊接、切割、打孔、表面處理等等。工業(yè)上應(yīng)用激光器主要將激光做熱源，利用激光的方向性好，能量集中的特點。4. 說出三種氣體激光器的名稱，并指出每一種激光器發(fā)出典型光的波長和顏色。答：He-Ne激光器，632.8nm（紅光），Ar+激光器，514.5nm（綠光），CO2激光器，10.6m（紅外）計算題1激光器為四能級系統(tǒng)，已知3能級是亞穩(wěn)態(tài)能級，基態(tài)泵浦上來的粒子通過無輻射躍遷到2能

4、級，激光在2能級和1能級之間躍遷的粒子產(chǎn)生。1能級與基態(tài)（0能級）之間主要是無輻射躍遷。（1）在能級圖上劃出主要躍遷線。 （2）若2能級能量為4eV，1能級能量為2eV，求激光頻率；解：（1）在圖中畫出 （2）根據(jù)愛因斯坦方程得R32由凸面鏡和凹面鏡組成的球面腔，如圖。凸面鏡的曲率半徑為2m，凹面鏡的曲率半徑為3m，腔長為1.5m。發(fā)光波長600nm。判斷此腔的穩(wěn)定性；解: 激光腔穩(wěn)定條件 此腔為穩(wěn)定腔。3氦鎘激光器中441.6nm這條譜線的躍遷上能級3S2壽命12.4×10-6秒,下能級2P4壽命22.1×10-9秒 (自發(fā)輻射壽命s是上下能級的平均值), 放電管氣壓P2

5、10帕; 碰撞系數(shù)810KHz/帕; 激光溫度T = 500K; M =112; 試求:(1) 均勻線寬H;(2) 多普勒線寬D;分析在氣體激光器中, 哪種線寬占優(yōu)勢解: (1) 自然加寬: Hz 碰撞加寬:Hz 均勻加寬: Hz（2）多普勒線寬: Hz（3）根據(jù)上述結(jié)論，該激光器多普勒線寬占優(yōu)勢4紅寶石激光器中，Cr3+粒子數(shù)密度n0= 1017/cm3, 譜線中心波長=694.3nm, 自發(fā)輻射壽命s = 3×10-3s, 折射率。又知E2、E1能級粒子數(shù)密度之比為4:1，僅考慮自然加寬效果,上下能級簡并度為1。試求(1) 該激光器自發(fā)輻射系數(shù)A21;(2) 線型峰值;(3) 中心頻率處小信號增益系數(shù)G0 ; (4) 中心頻率處飽和增益系數(shù)G解: (1) (2) （3）中心頻率處小信號增益系數(shù) 結(jié)合介質(zhì)（折射率為）中愛因斯坦關(guān)系式若已知的是介質(zhì)中的波長，則，若已知真空中或空氣