激光原理與技術(shù)期末考試A卷答案

激光原理與技術(shù)期末考試A卷答案激光原理與技術(shù)期末考試A卷答案/激光原理與技術(shù)期末考試A卷答案電子科技大學(xué)2010-2011學(xué)年第2學(xué)期期末考試A卷得分一.選擇題（單選）（共20分，共10題，每題2分)得分1.下列表達(dá)式哪一個(gè)不是激光振蕩正反饋條件：D。A.B.C.D.2.下列條件哪一個(gè)是激光振蕩充分必要條件：A。（為往返相移）A.B.C.D.3.下列腔型中，肯定為穩(wěn)定腔的是C。A.凹凸腔B.平凹腔C.對(duì)稱共焦腔D.共心腔4.下面物理量哪一個(gè)與激光器閾值參數(shù)無關(guān)，D。A.單程損耗因子B.腔內(nèi)光子平均壽命C.Q值與無源線寬D.小信號(hào)增益系數(shù)5.一般球面穩(wěn)定腔與對(duì)稱共焦腔等價(jià)，是指它們具有：A。A.相同橫模B.相同縱模C.相同損耗D.相同諧振頻率6.下列公式哪一個(gè)可用于高斯光束薄透鏡成像A其中，R為等相位面曲率半徑，L為光腰距離透鏡距離。A．；B.；C.；D.7.關(guān)于自發(fā)輻射和受激輻射，下列表述哪一個(gè)是正確的？C。A.相同兩能級(jí)之間躍遷，自發(fā)輻射躍遷幾率為零，受激輻射躍遷幾率不一定為零；B.自發(fā)輻射是隨機(jī)的，其躍遷速率與受激輻射躍遷速率無關(guān)；C.愛因斯坦關(guān)系式表明受激輻射躍遷速率與自發(fā)輻射躍遷速度率成正比；D.自發(fā)輻射光相干性好。8.入射光作用下，CA.均勻加寬只有部份原子受激輻射或受激吸收；B.非均勻加寬全部原子受激輻射或受激吸收；C.均勻加寬原子全部以相同幾率受激輻射或受激吸收；D.非均勻加寬全部原子以相同幾率受激輻射或受激吸收。9.飽和光強(qiáng)CA．與入射光強(qiáng)有光B.與泵浦有關(guān)；C.由原子的最大躍遷截面和能級(jí)壽命決定；D.與反轉(zhuǎn)集居數(shù)密度有關(guān)。10.下列條件哪一個(gè)是激光器穩(wěn)定振蕩條件？AA.；B.；C.；D.得分二.填空題（共20分，共20空，每空1分)得分1.電光效應(yīng)是指在外加電場的作用下，晶體的折射率橢球發(fā)生變形，使沿特定方向傳播的線偏振光折射率發(fā)生相應(yīng)變化。2.KDP晶體沿縱向加電壓，折射率橢球感應(yīng)主軸旋轉(zhuǎn)了45度，如果所加的電壓為“半波電壓”，則線偏振光偏振方向?qū)⑿D(zhuǎn)90度。3.橫向電光調(diào)制中，存在自然雙折射影響。4.拉曼-納斯聲光衍射產(chǎn)生多級(jí)衍射光，布拉格衍射只產(chǎn)生一級(jí)衍射光。5.布拉格衍射可用于聲光移頻和光束掃描；當(dāng)進(jìn)行光束掃描時(shí)，通過改變超聲波的頻率來實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)。聲光調(diào)制通過改變超聲波的功率來實(shí)現(xiàn)。6.調(diào)Q就是調(diào)制激光器損耗，當(dāng)反轉(zhuǎn)集居數(shù)密度較低時(shí)，Q值很低，激光器不能振蕩；當(dāng)反轉(zhuǎn)集居數(shù)密度最大時(shí)，突然增加Q值，激光器迅速振蕩，形成最大功率的巨脈沖。7.電光調(diào)Q脈沖能量比較高，但重復(fù)頻率低；聲光調(diào)Q脈沖能量比較低，但重復(fù)頻率比較高。8.鎖模激光器輸出周期為的脈沖串，脈沖峰值功率正比于模式數(shù)目的平方。9.有效光學(xué)倍頻、光學(xué)參量振蕩等二階非線性必須滿足相位匹配條件。10.倍頻和光學(xué)參量振蕩基于二階非線性極化，光學(xué)相位共軛基于三階非線性極化。得分三、簡答題（共10分）得分1.給出一至二個(gè)光子概念實(shí)驗(yàn)例子（3分）黑體輻射、光電效應(yīng)、康普頓散射。2.帶偏振器的電光調(diào)Q激光器中在電光晶體上加電壓，為什么不是電壓？（3分）往返通過。3.倍頻對(duì)晶體對(duì)稱性有怎樣的要求？（4分）對(duì)稱性差。四.簡述題(共30分)1.簡述受激輻射和自發(fā)輻射的區(qū)別與聯(lián)系（6分）受激輻射是原子在外界入射光擾動(dòng)下原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷產(chǎn)生的輻射，自發(fā)輻射是原子不受外界入射光擾動(dòng)下從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷所產(chǎn)生的輻射。（2分）受激輻射的光頻率、傳播方向、偏振方向與入射光完全相同，自發(fā)輻射光傳播方向、偏振方向是隨機(jī)的，光頻率譜線加寬范圍內(nèi)均勻分布。（2分）分配在一個(gè)模式中自發(fā)輻射躍遷速率等于相同模式內(nèi)一個(gè)光子擾動(dòng)所產(chǎn)生的受激輻射速率。（2分）2.簡述非均勻加寬工作物質(zhì)“燒孔”現(xiàn)象（6分） 頻率為的光入射到非均勻加寬工作物質(zhì)，只有表觀中心頻率附近的原子與光有有效相互作用；表觀中心頻率遠(yuǎn)離光頻率的原子沒有有效相互作用。（3分）因此在表觀中心頻率附近，由于飽和效應(yīng)反轉(zhuǎn)集居數(shù)密度下降；在表觀中心頻率遠(yuǎn)離光頻，反轉(zhuǎn)集居數(shù)密度不變。所以在附近，增益系數(shù)下降，其它頻率處增益系數(shù)仍為小信號(hào)增益，形成一凹陷，稱為“燒孔”。（3分）3.簡述蘭姆凹陷成因（6分）氣體多普勒加寬激光器，腔內(nèi)相反方向傳播的兩束激光，當(dāng)激光頻率不等于原子中心頻率時(shí)，兩束激光與不同表觀中心頻率原子相互作用，有兩部分原子對(duì)激光增益有貢獻(xiàn)；當(dāng)激光頻率等于原子中心頻率時(shí)，兩束激光與都與中心頻率原子相互作用，只有一部分原子對(duì)激光的增益有貢獻(xiàn)。（3分）所以當(dāng)激光頻率不等于原子中心頻率，但離中心頻率不遠(yuǎn)時(shí)，兩部分原子對(duì)激光的貢獻(xiàn)比一部分原子貢獻(xiàn)大，因此在激光頻率等于原子中心頻率出，激光器輸出功率比激光頻率在中心頻率附近低。這個(gè)現(xiàn)象稱為蘭姆凹陷。（3分）4.畫出電光強(qiáng)度調(diào)制器原理圖（4分）5．簡述電光調(diào)制原理（8分）電光晶體(KDP)置于兩個(gè)成正交的偏振器之間，其中起偏器的偏振方向平行于電光晶體的軸，檢偏器的偏振方向平行于軸，當(dāng)沿晶體軸方向加電場后，它們將旋轉(zhuǎn)變?yōu)楦袘?yīng)主軸，。因此，沿軸入射的光束經(jīng)起偏器變?yōu)槠叫杏谳S的線偏振光，進(jìn)入晶體后()被分解為沿和方向的兩個(gè)分量。（3分）當(dāng)光通過長度為的晶體后，由于電光效應(yīng)，和二分量間就產(chǎn)生了一個(gè)相位差。成為橢圓偏振光，再經(jīng)過檢偏正器P2時(shí)，只有平行于y軸的光能通過。（3分）1/4波片的作用是將工作點(diǎn)置于斜率最大處。五.計(jì)算證明題(每題10分，共20分)1．證明：采用傳輸矩陣證明任意高斯光束在對(duì)稱共焦腔中均可自再現(xiàn)。（5分）對(duì)稱共焦腔往返傳播矩陣（2分）自再現(xiàn)變換2、穩(wěn)定諧振器的兩塊反射鏡，其曲率半徑，，激光波長為.（15分） （1）求腔長L取值范圍； （2）選擇腔長為，求穩(wěn)定腔等價(jià)共焦腔焦距； （3）高斯光束