激光原理(06上A)

一．简答题：

1．简述激光的产生过程和激光的特性。

2．什么是横模？说明TEM00模的特点。

3．写出共轴球面镜腔的稳定条件。稳定的含义是什么？

4．什么是速率方程理论？该理论可分析激光的哪些特性？

5.激光器由哪几部分组成？以红宝石激光器为例加以说明。

6．什么是纵模？纵模的频率间隔为多少？

7．强非均匀加宽介质为什么会产生“烧孔”效应？

8．什么是集居数反转分布？

二．分析气体介质中，引起光谱线加宽的主要物理机制，及不同加宽机制下谱线加宽的特点和类型。

二．分析横模的阶次、菲涅耳数和谐振腔的衍射损耗之间的关系。

三、画出三能级系统和四能级系统能级结构简图。利用能级简图分析四能级系统

的泵浦阈值较三能级系统低的原因。

四、对激光器调Q要达到什么目的？说明调Q技术的基本原理，并写出三种调

Q方法。（14分）

五、设平凹腔结构氦氖激光器的腔长L = 50cm，球面反射镜的曲率半径R =

100cm，波长λ = 0.6328 μm。求：

（1）基模高斯光束的束腰光斑半径和束腰位置；

（2）球面反射镜处的基模光斑大小；

（3）基模光束的瑞利长度和远场发散角。

六、一台均匀加宽驻波腔单模气体激光器，激活介质长80cm，最大的未饱和增

益系数为0.001/cm，饱和光强为30W/cm2 ，一端反射镜的反射率为0.99，另一端反射镜（输出镜）的透过率为0.03，腔长为1m ，不计其他腔损耗。求：（

（1）腔的平均单程损耗δ；

（2）激光器振荡模的阈值增益系数G t；

（3）腔内的光强I+ 和输出光强I out 。

三、说明锁模技术的基本原理，并写出两种锁模方法。

四、在CO2激光器中，跃迁波长λ = 10.6μm，工作温度为400K，充气压700

Torr，取压力加宽系数的平均值为6.5MHz / Torr。求：

（1）均匀加宽的线宽△νH ；

（2）多普勒加宽的线宽△νD ；

（3）说明该激光器中介质的加宽特点。

七、某对称共焦腔氦氖激光器，波长λ = 0.6328 μm，腔长L = 50cm。求：

（4）基模高斯光束的束腰光斑半径和束腰位置；

（5）球面反射镜处的基模光斑大小；

（6）基模光束的瑞利长度和远场发散角。