《激光原理与技术》习题一

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1、《激光原理与技术》习题一班级序号姓名等级一、选择题1、波数也常用作能量的单位，波数与能量之间的换算关系为1cm-1=eV。（A）1.24×10-7(B)1.24×10-6(C)1.24×10-5(D)1.24×10-42、若掺Er光纤激光器的中心波长为波长为1.530μm，则产生该波长的两能级之间的能量间隔约为cm-1。（A）6000(B)6500(C)7000(D)100003、波长为λ=632.8nm的He-Ne激光器，谱线线宽为Δν=1.7×109Hz。谐振腔长度为50cm。假设该腔被半径为2a=3mm的圆柱面所封闭。则激光线宽内的模式数为个。（A）6(B)100(C)100

2、00(D)1.2×1094、属于同一状态的光子或同一模式的光波是.(A)相干的(B)部分相干的(C)不相干的(D)非简并的二、填空题1、光子学是一门关于、、光子的科学。2、光子具有自旋，并且其自旋量子数为整数，大量光子的集合，服从统计分布。3、设掺Er磷酸盐玻璃中，Er离子在激光上能级上的寿命为10ms，则其谱线宽度为。三、计算与证明题1．中心频率为5×108MHz的某光源，相干长度为1m，求此光源的单色性参数及线宽。2．某光源面积为10cm2，波长为500nm，求距光源0.5m处的相干面积。3．证明每个模式上的平均光子数为。18《激光原理与技术》习题二班级姓名等级一、选择题1、在

3、某个实验中，光功率计测得光信号的功率为-30dBm，等于W。（A）1×10-6(B)1×10-3(C)30(D)-302、激光器一般工作在状态.(A)阈值附近(B)小信号(C)大信号(D)任何状态二、填空题1、如果激光器在输出1W连续功率，则每秒从激光上能级向下能级跃迁的粒子数是。2、一束光通过长度为1m的均匀激励的工作物质。如果出射光强是入射光强的两倍，则该物质的增益系数为。三、问答题1、以激光笔为例，说明激光器的基本组成。2、简要说明激光的产生过程。3、简述谐振腔的物理思想。4、什么是“增益饱和现象”？其产生机理是什么？四、计算与证明题1、设一对激光能级为和(设g1=g2)，相

4、应的频率为(波长为)，能级上的粒子数密度分别为和，求(a)当，T=300K时，(b)当，T=300K时，(c)当，时，温度T=？2、设光振动随时间变化的函数关系为（v0为光源中心频率），试求光强随光频变化的函数关系，并绘出相应曲线。18《激光原理与技术》习题三光线传输的矩阵描述班级姓名得分一、选择题1．如选取透镜的两个焦平面作为入射面和出射面，透镜焦距为f，该光学系统的传输矩阵为。（A）（B）（C）（D）2．如某光学系统的两个参考平面为一对物-像共轭平面，则该光学系统的ABCD变换矩阵四个元素中，必有。（A）A=0（B）B=0（C）C=0（D）D=0二、填空题1．当光线顺序通过变换

5、矩阵分别为T1,T2,…,Tm的m个光学元件组成的光学系统时，前一元件的出射光线作为后一元件的入射光线，分别以第一个元件的入射面和最后一个面的出射面为参考平面，此光学系统的传输矩阵为。2．反演对称光学系统对光线的变换作用与光学系统的使用方向无关，这样，反演对称光学系统的正向变换矩阵与反向变换矩阵。3．反演对称光学系统变换矩阵的对角元素相等，且对应的行列式的值为。三、计算题1.焦距为10cm的正透镜与焦距为10cm的负透镜相距5cm，求两个透镜组成的光学系统的变换矩阵、等效焦距、主平面H2与H1以及焦点的位置，并作出相应的光路图。（分别以两个透镜为参考平面）18《激光原理与技术》习题

6、四光学谐振腔稳定性与模式班级序号姓名得分一、选择题1．共焦腔在稳区图上的坐标为。(A)(-1,-1)(B)(0,0)(C)(1,1)(D)(0,1)2．腔的品质因数Q值衡量腔的。（A）质量优劣（B）稳定性（C）存储信号的能力（D）抗干扰性3．今有一球面腔R1=2m,R2=-1m,L=0.8m.该腔为。（A）稳定腔（B）非稳定腔（C）临界腔（D）不能确定二、填空题1、设某固体激光器谐振腔长50cm，固体激光介质棒长30cm，其折射率为1.6，其本征纵模的频率间隔为。2、设某激光器谐振腔长50cm，反射镜面半径为2cm，光波波长为400nm，则此腔的菲涅耳数为。3、设激光器谐振腔两反射

7、镜的反射率为R1=R2=R=0.98，腔长L=90cm，不计其它损耗，则腔内光子的平均寿命为。设v=5×1014Hz（即630nm），则激光腔的Q值为。三、证明题与计算题1．试证明共焦腔是稳定腔。2．设激光器谐振腔长1m，两反射镜的反射率分别为80%和90%，其它损耗不计，分别求光在腔内往返2周，以及t=10-8秒时的光强是初始光强的倍数。3．假设激光腔内存在电磁场模式的电场为：，式中tc为腔内光子寿命。试求：1）电场的傅立叶变换；2）发射光的功率谱；3）谱线宽度。1