激光技術習題及答案.doc

第 5 頁 共 5 頁光電子技術（2）上篇：“激光技術”習題1、在電光調制器中,為了得到線性調制,在調制器中插入一個1/4波片,它的軸向應該如何設置為佳?若旋轉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)式結構。試問:(1)為了使4塊晶體的電光效應逐塊疊加,各晶體x和y軸取向應如何?(2)若計算其半波電壓,并與單塊晶體調制器比較之.3、試設計一種裝置,如何檢驗出入射光的偏振態(tài)(線偏光,橢圓偏光和自然光),并指出是根據什么現(xiàn)象?如果一個縱向電光調制器沒有起偏器,入射的自然光能否得到光強調制?為什么?4、一鉬酸鉛()聲光調制器,對He-Ne激光器進行調制。已知聲功率聲光互作用長度,換能器寬度,試求鉬酸鉛聲光調制器的布拉格衍射效率。5、在鎖模激光器中,工作物質為YAG,棒尺寸腔長選擇熔凝石英(n=1.46)作聲光介質,聲速,采用布拉格衍射,駐波形式,設計聲光鎖模調制器的尺寸,并求出布拉格角。6、有一帶偏振棱鏡的電光調Q YAG激光器,試回答或計算下列問題:(1) 畫出調Q激光器的結構示意圖,并標出偏振鏡的偏振軸和電光晶體各主軸的相對方向。(2) 怎樣調整偏振棱鏡的起偏方向和晶體的相對位置才能得到理想的開關效果?(3) 計算1/4波長電壓7、聲光調Q為什么運轉于行波工作狀態(tài),一般只適用于連續(xù)激光器的高重復頻率運行?加到電聲換能器上的高頻信號還要用頻率為的脈沖電壓進行調制?8、當頻率在熔凝石英聲光介質(n=1.54)中建立起超聲場,試計算波長為的入射光滿足布拉格條件的入射角。9、一個聲光調Q器件(是用熔融石英材料做成,用于連續(xù)YAG激光器調Q。已知激光器的單程增益為0.3,聲光器件的電聲轉換效率為40%,求：(1) 聲光器件的驅動功率應為多大?(2) 聲光器件要工作于布拉格衍射區(qū),其聲場頻率應為多少?10、在紅寶石調Q激光器中,利用KDP縱向運用型式,KDP晶體。如果采用LN橫向運用,求出當選取什么樣的尺寸比例時,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(頻譜半功率點的全寬)與脈寬(光強半功率點的全寬)的關系。12、摻釹釔鋁石榴石激光器，線寬，腔內插入鈮酸鋰調制器，尺寸是，腔長50cm, 腔的總損耗為0.05。當晶體上加有效值200V的正弦調制電壓時，晶體x軸通光,z向加電壓，問光的電矢量振動方向沿y軸和沿z軸方向時，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，激光器的腔長1.5m，輸出的平均功率為1W，認為各縱模振幅相等。 (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) 采用聲光損耗調制元件鎖模時，調制器上加電壓，試問電壓的頻率是多大？，14、有一摻釹釔鋁石榴石激光器，振蕩線寬(熒光譜線中能產生激光振蕩的范圍)，腔長L=0.5m，試計算激光器的參量:(1) 縱模頻率間隔；(2) 內可容納縱模的數(shù)目；(3) 假設各縱模振幅相等，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晶體損耗調制鎖模,z軸加電壓z軸通光，調制電壓的有效值是200V，若腔長L=60cm。 (1) 試畫出腔內調制元件的放置方法，并標出KDP晶體的主軸坐標。 (2) 試求調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處放置一損耗調制器，要獲得鎖模光脈沖，調制器的損耗周期T應為多大？每個脈沖的能量與調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長度為40cm,單程總損耗系數(shù)=0.1，由損耗調制鎖模，調制深度m=0.2,已知增益線寬190GHz,試求相應的鎖模脈寬。18、一臺鎖模激光器，腔長L=1m, 假設超過閾值的所有縱模被鎖定， (1) 若工作物質是紅寶石，棒長=10cm, n=1.76, =0.5nm, =694.3nm。 (2) 若工作物質是釹玻璃, 棒長=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)？從計算的結果可以得出什么結論？ (4) 如果采用KDP縱向運用, 試求出在振幅、相位兩種調制型式時，外加調制信號的頻率是多少？并畫出結構原理圖。19、一臺Nd:YAG鎖模激光器，腔長L=1.5m, 圖習題3-1所示的結構是否處于最佳理想運轉狀態(tài)？一臺理想的鎖模激光器，輸出的激光具有什么特點？調制信號： ，LN橫向運用，x向加場，z向通光，P/x(y)。20、一臺Nd:YAG鎖模激光器，KDP縱向運用，偏振器的振動方向與KDP晶體的感應主軸平行，加在晶體上的調制信號，調制頻率為，腔長L=1.5m,，其結構如圖習題3-2所示。試判定上述結構是否合理？為什么？21、回答下列問題： (1) 試比較染料及鈦寶石鎖模激光器的異同點。 (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理是什么？22、試分析小信號和大信號通過放大器之后的特點（分析三種情況下能量增益公式的物理意義）。23、一個的矩形光脈沖信號輸入紅寶石激光放大器，已知信號滿足，放大器介質的長度。試求脈沖經過放大器后前沿和后沿的功率增益各為多少？24、一個YAG激光放大器，對一矩形光脈沖放大，已知光束截面是，光子能量，脈寬為，能量為，若要求放大到，試求放大介質的長度應為多少？25、為什么同一橫模，當菲涅爾數(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，其熒光線寬，折射率，若用短腔選單縱模，腔長應為多少？27、一臺紅寶石激光器，腔長，振蕩線寬，在腔內插入標準具選單縱模（），試求它的間隔及平行平板的反射率。28、設圓形鏡共焦腔長，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：是否可能有兩個以上的縱模同時振蕩？是否可能有兩個以上的不同橫模同時振蕩？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小孔光闌，若腔長為，激光波長為。為了只讓模振蕩，小孔的大小應為多少？（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，直徑，激光波長，鏡的反射率，其