華中科技大學(xué)激光原理2022年歷年真題

1、 1華科考研激光原理 2022-2022 真題2022 年839一、簡潔1、激光產(chǎn)生的必要條件？2、激光的四種特性？選擇一種說明其用途3、諧振腔的穩(wěn)區(qū)圖，并寫明穩(wěn)定腔和非穩(wěn)腔的位置4、四能級系統(tǒng)速率方程和圖示二、共焦腔與一般穩(wěn)定腔的對應(yīng)計算三、行波腔的均勻加寬和多普勒加寬的最大輸出功率計算 四2022 激光原理900一、簡答題1、n 0，激光器是否能夠產(chǎn)生自激振蕩？2、光學(xué)諧振腔的構(gòu)造和作用3、共焦腔與一般腔的等價性4、均勻加寬與非均勻加寬的特點5、連續(xù)激光器從開頭振蕩到產(chǎn)生穩(wěn)定輸出增益系數(shù)的變化狀況6、光學(xué)模式以及橫模和縱模 子數(shù)反轉(zhuǎn)三、三能級能級示意圖，速率方程四、穩(wěn)定腔，非穩(wěn)腔，臨界腔計

2、算推斷(很簡潔)五，光線傳輸矩陣相關(guān)的題2022 年一.解釋題(15)描述一般穩(wěn)定腔和對稱共焦腔的等價性。(15)增益飽和在連續(xù)激光器穩(wěn)定輸出中起什么作用？怎樣影響增益飽和特性的？(15)為什么?(15)二解答題一個折射率為 dR鏡和平面鏡。求光線從空氣入射到凹面鏡并被凹面鏡反射的光線變換矩陣。陣。(25)圓形鏡共焦腔的腔長L=1m1求縱模間隔，橫模間隔,.(2)qmn蕩，為什么？(25)虛共焦型非穩(wěn)腔的腔長由凹面鏡M1和凸面鏡M2組成的曲率半徑和直徑為R 1m,2a 3cm ,假設(shè)M2的尺寸不變，要求從M2單端輸出，則22M1(20)某連續(xù)行波激光放大器，工作物質(zhì)屬于均勻加寬型，長度是L，中

3、心頻率的小信號增益為 G，初始光強為I 中心頻率飽和光強為 I ，腔內(nèi)損耗系數(shù)為m0si(Gi),試證明有：20GmL ln ILI0IL I0Is(提示：G dIidz2022 年一、簡答：G1 I ImsI1 I Ims說出激光器的兩種泵浦方式，并分別舉個例子。什么是空間燒孔？并說明對激光器模式的影響。試寫出二能級的速率方程。并證明二能級不能產(chǎn)生自激震蕩f1=f2。說出三種粒子躍遷的方式。并給出各自的特點。二、三、就是那個三個鏡的三角環(huán)形腔，周版書上的原題，求腔的穩(wěn)定性。透鏡放在兩腔之間什么地方以及透鏡的焦距才能實現(xiàn)兩高斯光速的匹配。五、大信號增益。給出初始光強I0飽和光強 Is，和腔長

4、L 求輸出光強；求極限光輸出功率單位輸出面積的。2022 年510425一、簡答： 2，何為激光模式，解釋橫模、縱模。3，反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度大于零時，是否能形成穩(wěn)定振蕩，說明理由。4，非均勻加寬和均勻加寬各有什么特點？5，高斯光束有什么特點？二、計算：1、某諧振腔中除兩反射鏡外全部光學(xué)元件的矩陣元是(A B C D)2*2 矩陣，式可能有誤，供參考2，某腔中有兩個模式，頻率分別為v1，v2，v0v1v2，其中v0試問，這兩個模式是否都能穩(wěn)定振蕩？2022 年一、 簡要答復(fù)以下問題什么是對稱共焦腔與一般穩(wěn)定球面腔的等價性？光器各一種，并說明波長。簡述非穩(wěn)腔的優(yōu)缺點，畫出實共焦望遠(yuǎn)鏡的幾何自再現(xiàn)波形。

5、分析均勻加寬固體激光器的模式競爭。二、 求所示諧振腔的穩(wěn)定性 s-1, S21=0, A21=3*102 s-1A31=3*106 s-1,g1=g2, 腔內(nèi)只存在一個諧振模，不計各種損耗：求在外界泵浦狀況下，該激光器的激光形成過程；列出完整的速率方程；穩(wěn)態(tài)時，假設(shè)介質(zhì)激光上下能級粒子數(shù)相等，則應(yīng)為多少？四、 在一種 Ar+0.41mm，束腰位置恰好在某凸透鏡前外表上，該激光器的輸出功率為 400W，透鏡焦距為10mm，試計算 Ar+激光器放射的激光經(jīng)透鏡聚焦后，焦點處光斑半徑內(nèi)Ar+514.5nmv0 處Gmv0，APm。六、 如何利用短腔法選取單縱模？激光工作物質(zhì)是釹玻璃，其熒光線寬=1.

6、50，能用短腔法選單縱模嗎？為什么？20222022一、簡答題簡述受激輻射和自發(fā)輻射的區(qū)分用小孔光闌簡述激光形成的物理過程；用小孔光闌簡述自再現(xiàn)模的形成過程；試畫出雙凸腔的自再線波型函數(shù)？00.03，求在該激光其中可能存在多少縱模？三、 在單縱模運行的固體激光器里，輸出波長為 1.06m，諧振腔的長由。四、 以知高斯光束束腰在 并爭辯等相位面的中心位置，并證明存在曲率半徑最小的位置2022蘭姆凹陷原理簡述激光器激光產(chǎn)生原理g1gg1g2g2 )g1可能用到的公式:V00V0 (24141 g g12均勻加寬和非均勻加寬的區(qū)分增益飽和的物理意義型或非均勻加寬線型時，求最大極限輸出功率。2022一

7、、簡答題什么是增益飽和，為什么連續(xù)激光器能夠連續(xù)穩(wěn)定地輸出激光？簡述自激振蕩形成的過程。二、列舉三種激光器諧振腔的分析方法，爭辯這些分析方法的特點和應(yīng)用范圍。 L 為鏡的橫向線度。2022一、簡答題25 分(5簡述受激輻射的物理過程和特點；(5分)蘭姆凹陷是如何形成的？它能夠用作什么應(yīng)用？分)列舉三種激光諧振腔的分析方法，說明各自的特點，適用范圍及它們之間的相互關(guān)系。二、光線在類透鏡介質(zhì)中的傳輸距離 Z 的變換矩陣為：， 0 分證明存在一種狀況，高斯光束的光斑大小不隨傳播距離發(fā)生變化；10 分在滿足2的狀況下，高斯光束的等相位面的曲率半徑如何變化？5 分三、為10.6m輸出的峰值功率為5kW，

8、光束腰斑半徑為為354mm 的透鏡聚焦進(jìn)展材料加工，在這樣一種加工系統(tǒng)中通過把握系統(tǒng)可以使激光器的腰斑到聚焦透鏡的距離在 5m 間變化，如下圖，試計算激光器通過透鏡聚焦后在焦平面上光20分Laser4m1.5m1m四、寬單模運轉(zhuǎn)的行波激光器，假設(shè)諧振腔內(nèi)只存在一個方向傳輸?shù)男胁?，請答?fù)以下問題：說明在此激光諧振腔光軸方向是否存在空間燒孔效應(yīng)？ 8 分激光器輸出功率表達(dá)式并證明此激光器也存在一個最正確透過率使得激光器的輸出功率到達(dá)極大值；12 分光器諧振腔內(nèi)光強隨透過率的變化關(guān)系是否也存在一個最正確透過率使得激光器諧振腔內(nèi)的光強到達(dá)極大值？5 分6 10五、 對于由相距 q 15 分六、 畫出諧

9、振腔內(nèi)帶有傾斜耦合鏡的虛共焦非穩(wěn)腔的示意圖，并設(shè)計一腔長 36%，分別對于二維、三20 分七、TEM00 模式的激光光束垂直入射到完全吸取的介質(zhì)平面上，平面中心處 面對垂直入射的TEM00 模式的透過率并計算當(dāng)小孔半徑正好等于該處基模光斑半徑時的透過率值20 分202275在均勻加寬內(nèi)腔式氣體激光器中，在剛開頭點燃時，可觀看到激光功率不斷起伏，激光頻率在v0四周變化，開頭時頻率不斷減小，在某時刻有發(fā)生跳變10 分15 分L=1m，一端為全反射，另一端面反射鏡的反射率為R=0.99，試求在1500MHz 頻率范圍內(nèi)所包含的縱模數(shù)目和每個縱模的頻帶寬16 分 msHT1=0.01T2 可變，無視其

10、他損耗，腔長L=100cm。I 2 2 分T2 輸出鏡的最正確透過率和0 分從鏡面上光斑大小的角度來分析，當(dāng)光斑尺寸超過鏡面的線度時，這樣的模L=30cm，2a=0.2cm 的氦氖方形鏡對或n為多大？12 分202275一、簡答題5試述增益飽和的物理機制，并說明其在連續(xù)穩(wěn)定工作的激光器中的作用。55 分5m1m 長的該材料后，1m 的均勻激活的工作物質(zhì)，要求出射光強是入射光強的兩倍，試求該工作物質(zhì)的增益系數(shù)。10 分三、三個反射平面鏡組成的等邊三角形的環(huán)行腔，每邊長為L，其中一邊的中點F 2 分畫出該腔的等效透鏡波導(dǎo)；L/F 為何值時，該腔是穩(wěn)定腔；不用數(shù)學(xué)推導(dǎo)能否指出束腰的位置。四、有一長度

11、足夠長的均勻加寬連續(xù)放大器，其工作物質(zhì)的有效截面積為A，在0s G I 0sv0P0Pm15 分18 分202275一、簡答題10cm0.5cm-1 的工作物質(zhì)中，求出射光強對6 分小信號增益系數(shù)和大信號增益系數(shù)有何不同，如何區(qū)分？6 分8 分15 分 1Hz 最大值是多少？15 分l=80cm，中心頻率小信號增益系數(shù)vH=2kHz，一面反射鏡的透過T1=0.01T2 可變，無視其他損耗，腔長L=100cm。I 2 5 分A=1mm2P10 分202275一、簡答題激光輸出功率有什么影響？8 分兩鏡共軸共焦腔是穩(wěn)定腔嗎？為什么？5 分為什么激光的譜線總是有肯定的寬度？5 分5 分20 分TEM01模式的激光光束垂直入射到完全吸取的介質(zhì)平面上，平面中心處有半a TEM01 17 分2r2 2r2 I(r,z) I0(12)2 e010 2(z)2(z)v0 處的小信號增益系數(shù)為Gm，工作物，入射光的頻率為v0，其有效面積為A，求放大器的極限Pm。設(shè)工作物質(zhì)具有1215 分202275一、簡答題5 分為什么連續(xù)激光器能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的激光輸出？5 分7 分8 分二、證明腔長一樣的全部對稱穩(wěn)定球面腔中，以共焦腔中基模的模體積最小。g1gg1g2g2g1可能用到的公式:V00V 0 (2)4141g g1215 分TEM00模式的激光光束垂直