08激光原理与技术试卷B

1华南农业大学期末考试试卷（B卷）2008～2009学年第一学期考试科目：激光原理与技术考试类型：（闭卷）考试时间：120分钟姓名年级专业学号题号一二三四总分得分评阅人（答案若出现物理常数，可保留常数而不必算出来）一.填空题（每空2分，共30分）1.设小信号增益系数为0g，平均损耗系数为，则激光器的振荡条件为goα。2.相格是相空间中用任何实验所能分辨的最小尺度。3.四能级系统中，设3E能级向2E能级无辐射跃迁的量子效率为1，2E能级向1E能级跃迁的荧光效率为2，则总量子效率为。。4.当统计权重21ff时，两个爱因斯坦系数12B和21B的关系为B12=B21。5.从光与物质的相互作用的经典模型，可解释色散现象和物质对光的吸收现象。6.线型函数的归一化条件数学上可写成。7.临界腔满足的条件是g1g2=1或g1g2=0。8.把开腔镜面上的经过一次往返能再现的稳态场分布称为开腔的自再现模。9.对平面波阵面而言，从一个镜面中心看到另一个镜面上可以划分的菲涅耳半周期带的数目称为菲涅耳数。210.均匀加宽指的是引起加宽的物理因素对各个原子是等同的,。11.入射光强和饱和光强相比拟时，增益随入射光强的增加而减少，称增益饱和现象。12．方形镜的mnqTEM模式沿x方向有m条节线，没y方向有n条节线.二.单项选择题（每题2分，共10分）1.关于高斯光束的说法，不正确的是（）(A)束腰处的等相位面是平面；(B)无穷处的等相位面是平面；(C)相移只含几何相移部分；(D)横向光强分布是不均匀的。2.下列各模式中，和圆型共焦腔的模qnmTEM,,有相同频率的是（A）(A)1,,2qnmTEM；(B)qnmTEM,,2；(C)1,,1qnmTEM；(D)1,1,2qnmTEM。3.下列各种特性中哪个特性可以概括激光的本质特性（C）(A)单色性；(B)相干性；(C)高光子简并度；(D)方向性。4.下列加宽机制中，不属于均匀加宽的是（B）(A)自然加宽；(B)晶格缺陷加宽；(C)碰撞加宽；(D)晶格振动加宽。5.下列方法中，不属于横模选择的是（D）(A)小孔光阑选模；(B)非稳腔选模；(C)谐振腔参数Ng,选择法；(D)行波腔法。三、简答题（每题4分，共20分）31.损耗的大小是评价谐振腔的一个重要指标，也是腔模理论的重要研究课题，试问光学谐振腔的损耗大致包含哪几个方面？腔不完全反射引起的损耗几何偏折损耗固有损耗（散射等）衍射损耗2.说出以下几个物理量所表示的名称。g：：FtnNg~21Ws021平面宽度3.光具有波粒二象性，试简要写出光子的基本性质。光子具有运动质量动量能量自旋偏振态4．四能级系统激光工作物质的能级简图如下，能否写出该系统的速率方程组？（已知发射截面021,vv，光速V，第l个模的光子寿命为Rl，统计权重1f，2f，设iE对应的集居数密度为in，3,2,1,0i）dtdn3dtdn2dtdn0dtdNl45．根据半经典理论，电极化系数为000022imne，分别求出其实部和虚部。并说明实部和虚部分别和哪两个物理量有直接对应关系？四.计算题（本大题共40分，每题8分）1.激光器的谐振腔有一曲率半径为1m的凸面镜和半径为2m的凹面镜组成，工作物质长0.5m，其折射率为1.60，求腔长在什么范围内是稳定腔？2.某高斯光束的束腰大小为mm2.10，nm8.632。求与束腰相距10m远处的光斑半径及波前曲率半径R。3.有频率为1v，2v的二强光入射，试求在均匀加宽情况下，（设频率为1v，2v的光在介质内的平均强度为1vI，2vI）（6分）（1）频率为v的弱光的增益系数表达式；5（2）频率为1v的强光的增益系数表达式。4。长度为10cm的红宝石棒置于长度为cm20的光谐振腔中，红宝石nm3.694谱线的自发辐射寿命Ss3104，均匀加宽线宽为zMH5102，光腔单程损耗因子2.0，求：（1）中心频率处的发射截面。（4分）（2）中心频率处的阈值反转粒子数tn（3分）5．一激光器输出光m6.10，mm30，用一cmF2的凸透镜聚焦，求欲得到m200时透镜应放在什么位置。