激光技術試題及答案

1、1.熱平衡時，原子能級E2的數(shù)密度為n2，下能級E1的數(shù)密度為n1，設，求：(1)當原子躍遷時相應頻率為3000MHz，T300K時n2/n1為若干。(2)若原子躍遷時發(fā)光波長1m，n2/n10.1時，則溫度T為多高？答：（1）則有： （2）2.靜止氖原子的3S22P4譜線的中心波長為0.6328mm，設氖原子分別以0.1c,0.5c的速度向著接收器運動，問接收到的頻率各為多少？答：同理可求：； ；3.利用下列數(shù)據，估算紅寶石的光增益系數(shù)n2n151018cm-3，1/f(n)21011 s-1，310-3s，0.6943mm，l.5，g1g2。答：4.(a)要制作一個腔長L60cm的對稱穩(wěn)定

2、腔，反射鏡的曲率半徑取值范圍如何？(b)穩(wěn)定腔的一塊反射鏡的曲率半徑R14L，求另一面鏡的曲率半徑取值范圍。答：（a）； （b）5.實驗測得He-Ne激光器以波長0.6328m工作時的小訊號增益系數(shù)為G03104/d(cm-1)，d為腔內毛細管內徑(cm)。以非均勻增寬計算腔內光強I50Wcm2的增益系數(shù)G(設飽和光強Is30Wcm2時，d1mm)，并問這時為保持振蕩穩(wěn)定，兩反射鏡的反射率(設r1r2，腔長0.1m)最小為多少(除透射損耗外，腔內其它損耗的損耗率9104cm-1)?又設光斑面積A0.11mm2，透射系數(shù)0.008，鏡面一端輸出，求這時輸出功率為多少毫瓦。答：（1）（2）（3）6

3、.腔長為0.5m的氬離子激光器，發(fā)射中心頻率5.85l014Hz，熒光線寬6l08 Hz，問它可能存在幾個縱模?相應的q值為多少？ (設=1)答：，則可能存在的縱模數(shù)有三個，它們對應的q值分別為：，q1=1950001，q119499997.連續(xù)工作的CO2激光器輸出功率為50W，聚焦后的基模有效截面直徑50mm，計算(1)每平方厘米平均功率(50W為有效截面內的功率) (2)試與氬弧焊設備(104Wcm2)及氧乙炔焰(103Wcm2)比較，分別為它們的多少倍？答：（1）每平方厘米的平均功率為： （2）；是氬弧焊的倍。；是氧乙炔焰的倍。8.激光的遠場發(fā)散角(半角)還受到衍射效應的限制。它不能小

4、于激光通過輸出孔時的衍射極限角(半角)1.22/d。在實際應用中遠場發(fā)散角常用愛里斑衍射極限角來近似。 試計算腔長為30cm的氦氖激光器，所發(fā)波長6328的遠場發(fā)散角和以放電管直徑d2mm為輸出孔的衍射極限角。答：（1）遠場發(fā)散角 （2）衍射極限角9.一共焦腔(對稱)L0.40m，0.6328mm，束腰半徑，求離腰56cm處的光束有效截面半徑。答：10.He-Ne激光器輻射6328光波，其方形鏡對稱共焦腔，腔長L0.2m。腔內同時存在，橫模。若在腔內接近鏡面處加小孔光闌選取橫模，試問： (1)如只使模振蕩，光闌孔徑應多大？ (2)如同時使，模振蕩而抑制振蕩，光闌孔徑應多大？答：(1)TEM00模在鏡面處的光斑半徑為所以光闌孔徑應該為0.2mm(2)TEM11模在鏡面處的光斑半徑為所以光闌孔徑為0.35mm11.用如圖（433）所示的倒置望遠鏡系統(tǒng)改善由對稱共焦腔輸出的光束方向性。已知二透鏡的焦距分