考试必备之激光原理-试题(共19页).doc

精选优质文档-----倾情为你奉上
精选优质文档-----倾情为你奉上
专心---专注---专业
专心---专注---专业
精选优质文档-----倾情为你奉上
专心---专注---专业
激光原理复****题(页码是按第五版书标注的，黄简并度)
，由于自发辐射，原子在能级的平均寿命为。Page13
证明：根据自发跃迁概率定义
表示在时间内由于自发跃迁引起的由向跃迁的原子数。
在单位时间内能级减少的粒子数为 将(1)式带入得
由此式可得 （为时刻高能级具有的粒子数）
所以自发辐射的平均寿命
,光通过10长的该材料后，出射光强为入射光强的百分之几？Page23（8）
精选优质文档-----倾情为你奉上
精选优质文档-----倾情为你奉上
专心---专注---专业
专心---专注---专业
精选优质文档-----倾情为你奉上
专心---专注---专业
解：设进入材料前的光强为，经过距离z后的光强为，则
所以出射光强与入射光强之比 。所以出射光强占入射光强的。
？各部分的作用是什么？
答：激光工作物质：用来实现粒子数反转和产生光的受激发射作用的物质体系。接收来自泵浦源的能量，对外发射光波并能够强烈发光的活跃状态，也称为激活物质。
泵浦源：提供能量，实现工作物质的粒子数反转。
光学谐振腔：a)提供轴向光波模的正反馈；b)模式选择，保证激光器单模振荡，从而提高激光器的相干性。
？什么是粒子数反转？如何实现粒子数反转？Page15
答：热平衡时能级粒子数的分布(page15)：在物质处于热平衡状态时，各能级上的原子数（或集居数）服从玻尔兹曼分布。
粒子数反转：使高能级粒子数密度大于低能级粒子数密度。
如何实现粒子数反转(page15)：外界向物质供给能量（称为激励或泵浦过程），从而使物质处于非平衡状态。
？什么是小信号增益？大信号增益？增益饱和？Page16
答：激光增益定义(p15)：设在光传播方向上处的光强为，则增益系数定义为，表示光通过单位长度激活物质后光强增长的百分数。
小信号增益(p16)：当光强很弱时，集居数差值不随z变化，增益系数为一常数，称为线性增益或小信号增益。
大信号增益(p17)：在放大器中入射光强与(为饱和光强)相比拟时，，为大信号增益。
精选优质文档-----倾情为你奉上
精选优质文档-----倾情为你奉上
专心---专注---专业
专心---专注---专业
精选优质文档-----倾情为你奉上
专心---专注---专业
增益饱和(p16)：当光强足够强时，增益系数g也随着光强的增加而减小，这一现象称为增益饱和效应。
？产生激光振荡的条件是什么？Page17
答：自激振荡(p18)：不管初始光强多么微弱，只要放大器足够长，就总是形成确定大小的光强，这就是自激振荡的概念。
产生条件(p18)：，为小信号增益系数，为包括放大器损耗和谐振腔损耗在内的平均损耗系数。
？Page19
答：激光四性：单***、相干性、方向性和高亮度。这四性可归结为激光具有很高的光子简并度。
14．如何理解激光的空间相干性与方向性？如何理解激光的时间相干性？如何理解激光的相干光强? Page19-23
答：(1)激光的方向性越好，它的空间相干性程度越高。(p19)
(2)激光的相干时间和单***存在着简单关系，即单色越好，相干时间越长。(p21)
(3)激光具有很高的亮度，激光的单色亮度，由于激光具有极好的方向性和单***，因而具有极高的光子简并度和单色亮度。(p22)
？如何计算纵模的频率、纵模间隔和纵模的数目？Page27-28
答：(1)谐振条件(p27)：谐振腔内的光要满足相长干涉条件（也称为驻波条件）。波从某一点出发，经腔内往返一周再回到原来位置时，应与初始出发波同相（即相差为的整数倍）。如果以表示均匀平面波在腔内往返一周时的相位滞后，则可以表示为。为光在真空中的波长，为腔的光学长度，为正整数。
(2)如何计算纵模的频率、纵模间隔和纵模的数目(p27-28)：
精选优质文档-----倾情为你奉上
精选优质文档-----倾情为你奉上
专心---专注---专业
专心---专注---专业
精选优质文档-----倾情为你奉上
专心---专注---专业
纵模的频率:；纵模间隔:
?纵模的数目:对于满足谐振条件频率为的波，其纵模数目,为小信号增益曲线中大于阈值增益系数的那部分曲线所对应的