激光技術(shù)習(xí)題及答案.doc

第 5 頁(yè) 共 5 頁(yè)光電子技術(shù)（2）上篇：“激光技術(shù)”習(xí)題1、在電光調(diào)制器中,為了得到線性調(diào)制,在調(diào)制器中插入一個(gè)1/4波片,它的軸向應(yīng)該如何設(shè)置為佳?若旋轉(zhuǎn)1/4波片,它所提供的直流偏置有何變化?2、為了降低電光調(diào)制器的半波電壓,采用4塊z切割的KD*P晶體連接(光路串聯(lián),電路并聯(lián))成縱向串聯(lián)式結(jié)構(gòu)。試問(wèn):(1)為了使4塊晶體的電光效應(yīng)逐塊疊加,各晶體x和y軸取向應(yīng)如何?(2)若計(jì)算其半波電壓,并與單塊晶體調(diào)制器比較之.3、試設(shè)計(jì)一種裝置,如何檢驗(yàn)出入射光的偏振態(tài)(線偏光,橢圓偏光和自然光),并指出是根據(jù)什么現(xiàn)象?如果一個(gè)縱向電光調(diào)制器沒(méi)有起偏器,入射的自然光能否得到光強(qiáng)調(diào)制?為什么?4、一鉬酸鉛()聲光調(diào)制器,對(duì)He-Ne激光器進(jìn)行調(diào)制。已知聲功率聲光互作用長(zhǎng)度,換能器寬度,試求鉬酸鉛聲光調(diào)制器的布拉格衍射效率。5、在鎖模激光器中,工作物質(zhì)為YAG,棒尺寸腔長(zhǎng)選擇熔凝石英(n=1.46)作聲光介質(zhì),聲速,采用布拉格衍射,駐波形式,設(shè)計(jì)聲光鎖模調(diào)制器的尺寸,并求出布拉格角。6、有一帶偏振棱鏡的電光調(diào)Q YAG激光器,試回答或計(jì)算下列問(wèn)題:(1) 畫(huà)出調(diào)Q激光器的結(jié)構(gòu)示意圖,并標(biāo)出偏振鏡的偏振軸和電光晶體各主軸的相對(duì)方向。(2) 怎樣調(diào)整偏振棱鏡的起偏方向和晶體的相對(duì)位置才能得到理想的開(kāi)關(guān)效果?(3) 計(jì)算1/4波長(zhǎng)電壓7、聲光調(diào)Q為什么運(yùn)轉(zhuǎn)于行波工作狀態(tài),一般只適用于連續(xù)激光器的高重復(fù)頻率運(yùn)行?加到電聲換能器上的高頻信號(hào)還要用頻率為的脈沖電壓進(jìn)行調(diào)制?8、當(dāng)頻率在熔凝石英聲光介質(zhì)(n=1.54)中建立起超聲場(chǎng),試計(jì)算波長(zhǎng)為的入射光滿足布拉格條件的入射角。9、一個(gè)聲光調(diào)Q器件(是用熔融石英材料做成,用于連續(xù)YAG激光器調(diào)Q。已知激光器的單程增益為0.3,聲光器件的電聲轉(zhuǎn)換效率為40%,求：(1) 聲光器件的驅(qū)動(dòng)功率應(yīng)為多大?(2) 聲光器件要工作于布拉格衍射區(qū),其聲場(chǎng)頻率應(yīng)為多少?10、在紅寶石調(diào)Q激光器中,利用KDP縱向運(yùn)用型式,KDP晶體。如果采用LN橫向運(yùn)用,求出當(dāng)選取什么樣的尺寸比例時(shí),LN的半波電壓是KDP半波電壓的1/2 ? -晶體加壓方向尺寸, -通光方向尺寸11、考慮一多縱模激光器，在頻域可用一分布函數(shù)代替各縱模等振幅的條件，用積分近似求和方法得到的輸出光脈沖在時(shí)域上是高斯分布。求證在頻域上它的頻譜也是高斯分布，并求出線寬(頻譜半功率點(diǎn)的全寬)與脈寬(光強(qiáng)半功率點(diǎn)的全寬)的關(guān)系。12、摻釹釔鋁石榴石激光器，線寬，腔內(nèi)插入鈮酸鋰調(diào)制器，尺寸是，腔長(zhǎng)50cm, 腔的總損耗為0.05。當(dāng)晶體上加有效值200V的正弦調(diào)制電壓時(shí)，晶體x軸通光,z向加電壓，問(wèn)光的電矢量振動(dòng)方向沿y軸和沿z軸方向時(shí)，鎖模脈寬各為多少？13、有一多縱模激光器縱模數(shù)是1千個(gè)，激光器的腔長(zhǎng)1.5m，輸出的平均功率為1W，認(rèn)為各縱模振幅相等。 (1) 試求在鎖模情況下，光脈沖的周期、寬度和峰值功率各是多少？ (2) 采用聲光損耗調(diào)制元件鎖模時(shí)，調(diào)制器上加電壓，試問(wèn)電壓的頻率是多大？，14、有一摻釹釔鋁石榴石激光器，振蕩線寬(熒光譜線中能產(chǎn)生激光振蕩的范圍)，腔長(zhǎng)L=0.5m，試計(jì)算激光器的參量:(1) 縱模頻率間隔；(2) 內(nèi)可容納縱模的數(shù)目；(3) 假設(shè)各縱模振幅相等，求鎖模后脈沖的寬度和周期；(4) 鎖模脈沖及脈沖間隔占有的空間距離。15、摻釹釔鋁石榴石激光器，采用KDP晶體損耗調(diào)制鎖模,z軸加電壓z軸通光，調(diào)制電壓的有效值是200V，若腔長(zhǎng)L=60cm。 (1) 試畫(huà)出腔內(nèi)調(diào)制元件的放置方法，并標(biāo)出KDP晶體的主軸坐標(biāo)。 (2) 試求調(diào)制電壓的周期和晶體的單程相位延遲。16、在諧振腔中部L/2處放置一損耗調(diào)制器，要獲得鎖模光脈沖，調(diào)制器的損耗周期T應(yīng)為多大？每個(gè)脈沖的能量與調(diào)制器放在緊靠端鏡處的情況有何差別？17、摻釹釔鋁石榴石激光器的光學(xué)長(zhǎng)度為40cm,單程總損耗系數(shù)=0.1，由損耗調(diào)制鎖模，調(diào)制深度m=0.2,已知增益線寬190GHz,試求相應(yīng)的鎖模脈寬。18、一臺(tái)鎖模激光器，腔長(zhǎng)L=1m, 假設(shè)超過(guò)閾值的所有縱模被鎖定， (1) 若工作物質(zhì)是紅寶石，棒長(zhǎng)=10cm, n=1.76, =0.5nm, =694.3nm。 (2) 若工作物質(zhì)是釹玻璃, 棒長(zhǎng)=10cm, n=1.83, =28nm, =1.06。 (3) 若是He-Ne激光器, =100cm, , =632.8nm。分別求出輸出的脈沖寬度，脈沖間隔及模式數(shù)？從計(jì)算的結(jié)果可以得出什么結(jié)論？ (4) 如果采用KDP縱向運(yùn)用, 試求出在振幅、相位兩種調(diào)制型式時(shí)，外加調(diào)制信號(hào)的頻率是多少？并畫(huà)出結(jié)構(gòu)原理圖。19、一臺(tái)Nd:YAG鎖模激光器，腔長(zhǎng)L=1.5m, 圖習(xí)題3-1所示的結(jié)構(gòu)是否處于最佳理想運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)？一臺(tái)理想的鎖模激光器，輸出的激光具有什么特點(diǎn)？調(diào)制信號(hào)： ，LN橫向運(yùn)用，x向加場(chǎng)，z向通光，P/x(y)。20、一臺(tái)Nd:YAG鎖模激光器，KDP縱向運(yùn)用，偏振器的振動(dòng)方向與KDP晶體的感應(yīng)主軸平行，加在晶體上的調(diào)制信號(hào)，調(diào)制頻率為，腔長(zhǎng)L=1.5m,，其結(jié)構(gòu)如圖習(xí)題3-2所示。試判定上述結(jié)構(gòu)是否合理？為什么？21、回答下列問(wèn)題： (1) 試比較染料及鈦寶石鎖模激光器的異同點(diǎn)。 (2) 鈦寶石晶體中的“FOM”值的重要性何在？ (3) 自鎖模鈦寶石激光器的機(jī)理是什么？22、試分析小信號(hào)和大信號(hào)通過(guò)放大器之后的特點(diǎn)（分析三種情況下能量增益公式的物理意義）。23、一個(gè)的矩形光脈沖信號(hào)輸入紅寶石激光放大器，已知信號(hào)滿足，放大器介質(zhì)的長(zhǎng)度。試求脈沖經(jīng)過(guò)放大器后前沿和后沿的功率增益各為多少？24、一個(gè)YAG激光放大器，對(duì)一矩形光脈沖放大，已知光束截面是，光子能量，脈寬為，能量為，若要求放大到，試求放大介質(zhì)的長(zhǎng)度應(yīng)為多少？25、為什么同一橫模，當(dāng)菲涅爾數(shù)越大，損耗越大？為什么同一值模的階次越高，損耗越大？26、釹玻璃激光工作介質(zhì)，其熒光線寬，折射率，若用短腔選單縱模，腔長(zhǎng)應(yīng)為多少？27、一臺(tái)紅寶石激光器，腔長(zhǎng)，振蕩線寬，在腔內(nèi)插入標(biāo)準(zhǔn)具選單縱模（），試求它的間隔及平行平板的反射率。28、設(shè)圓形鏡共焦腔長(zhǎng)，試求縱模間隔和橫模間隔。若振蕩閾值以上的增益線寬為，試問(wèn)：是否可能有兩個(gè)以上的縱模同時(shí)振蕩？是否可能有兩個(gè)以上的不同橫模同時(shí)振蕩？為什么？29、為了抑制高階橫模，在一共焦腔的反射鏡處放置一個(gè)小孔光闌，若腔長(zhǎng)為，激光波長(zhǎng)為。為了只讓模振蕩，小孔的大小應(yīng)為多少？（一般小孔直徑等于鏡面上基模光斑尺寸的倍）。30、有一方形孔徑共焦腔激光器，腔長(zhǎng)，直徑，激光波長(zhǎng)，鏡的反射率，其