激光原理試題2006A

1、清華大學(xué)本科生考試試題專用紙【A】 班級(jí) 考試課程 激光原理 2006年 6 月14日填空：（共28 分；前7題每空1分；第8-10題每空2分）1氬離子激光器的優(yōu)勢(shì)譜線加寬類型 ， 采用 激勵(lì)，主要輸出波長 。2摻鉺光纖放大器（EDFA）中的發(fā)光粒子是 ，屬 能級(jí)系統(tǒng)，采用 泵浦激勵(lì)方式，無信號(hào)光輸入時(shí)，輸出光為_。當(dāng)輸入光功率為1w, 放大器小信號(hào)增益為30dB, 輸出光功率為_ _。 （參見書上p.290圖9.4.3）3將一腔鏡固定在壓電陶瓷環(huán)上，要使縱模頻率移動(dòng)一個(gè)頻率間隔，則壓電陶瓷環(huán)長度變化 。 4固體激光器弛豫振蕩頻率及衰減常數(shù)都與 有關(guān)。5用F-P標(biāo)準(zhǔn)具選單縱模時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)具的自由譜

2、區(qū)（相鄰?fù)干渎史宓念l率間隔）應(yīng)大于激光器的 ，而透射譜線寬度需 縱模間隔。6選橫模能改善激光的 相干性；選縱模有利于提高激光的 相干性。7均勻加寬工作物質(zhì)的增益飽和效應(yīng)與頻率 ；非均勻加寬工作物質(zhì)的增益飽和效應(yīng)與頻率 。8若He-Ne激光器的一個(gè)振蕩模在增益曲線的半高位置處形成燒孔，已知Ne原子躍遷的中心波長為632.8nm，多普勒線寬，則燒孔中心的Ne原子速度為 。9一均勻加寬寬度為的激光器，當(dāng)時(shí)，振蕩線寬為 。10. 一均勻加寬, 幅度調(diào)制主動(dòng)鎖模激光器有100個(gè)縱模相位被完全鎖定，若縱模間隔為1GHz, 輸出光脈沖的重復(fù)頻率是_, 脈沖寬度約為_。若相位未鎖定時(shí)的平均輸出功率為5mw，該

3、鎖模激光器輸出脈沖的峰值功率為 。若輸出脈沖為高斯形，則鎖模脈沖的譜線寬度為_。二、(10分)下圖為一臺(tái)激光器裝置示意圖，寫出下列 eq oac(,1) eq oac(,6)元件在該激光裝置中所起作用，并回答有關(guān)問題。 eq oac(,1) eq oac(,2) eq oac(,3) eq oac(,4) eq oac(,5) eq oac(,6) eq oac(,1) 電光晶體：請(qǐng)?jiān)趫D上標(biāo)出座標(biāo)軸X、Y、Z，若晶體半波電壓為4kv, 有激光脈沖輸出時(shí)（Q開關(guān)打開）施加在晶體上的電壓為_。 eq oac(,2) 格蘭棱鏡：_. 請(qǐng)?jiān)趫D上標(biāo)出偏振方向。 eq oac(,3)小孔光闌：_。 eq

4、oac(,4) F-P 標(biāo)準(zhǔn)具：_。調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)具傾角, 可改變_。 eq oac(,5) (寫出元件名稱及所起作用)_。 eq oac(,6) 紅寶石棒(G0)：_。三（12分）單縱模CO2激光器的自然線寬，碰撞線寬，其中P為激光管內(nèi)充氣壓強(qiáng)，多普勒線寬，激光器單程損耗為，工作物質(zhì)長為l，試作出下列情況下的小信號(hào)增益曲線和激光器穩(wěn)定單模振蕩時(shí)的增益曲線示意圖，單模振蕩頻率為，中心頻率為。P=133.3 Pa， ； 2）P=133.3 Pa，3）P=6665 Pa， ； 4）P=6665 Pa， 四（15分）Q開關(guān)調(diào)制激光器，若激光上、下能級(jí)的統(tǒng)計(jì)權(quán)重不等，即，增益介質(zhì)長度等于腔長（即l=L）。試

5、證明反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度速率方程及最大光子數(shù)密度可修正為 式中 五、（15分）今有一個(gè)三能級(jí)系統(tǒng)，其中是基態(tài)，三個(gè)能級(jí)的統(tǒng)計(jì)權(quán)重相等，已知總粒子數(shù)密度為n。泵浦光頻率與、間躍遷相對(duì)應(yīng)，其躍遷幾率W13=W31=Wp。能級(jí)的壽命較長，能級(jí)的壽命較短，的躍遷幾率為。求： 在和間形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的條件； 求和間的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度和的關(guān)系式；（關(guān)系式必須用題中已知量表示） 泵浦極強(qiáng)時(shí)和間的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度。六、（20分）有一假想的氣體激光器能級(jí)結(jié)構(gòu)如右下圖所示，20=10s, 21=1s, 10=10ns; 能級(jí)簡并度f0=f1=f2=1, 該系統(tǒng)能級(jí)21的躍遷能構(gòu)成連續(xù)激光器嗎？說明原因。試求21輻射躍遷的自然線寬。假定每個(gè)布儒斯特窗片的損耗為0.4%，每塊反射鏡附加損耗為0.1%，兩反射鏡的透過