激光原理与技术09级A卷含答案

.. … … … … … … … …号…学… … … … … 线. . …名…姓… … … … …. . … …级…班… … … 封 … … … … …业…专… … … … … … … … … 密. ）…部…、…系…（…院…… … … … 卷….试…学…大…江…长 …2011 ─2012学年 第 2 学期

《 激光原理与技术 》课程考试试卷( A卷)

专业：应物 年级2009级 考试方式：闭卷 学分4.5 考试时间：110 分钟

题号 一 二 三 四 总分 阅卷人 得分 相关常数：光速：c=3×108m/s, 普朗克常数h=6.63×10-34Js, 101/5=1.585

得分

一、选择题 (每小题 3 分，共 30 分)

1. 掺铒光纤激光器中的发光粒子的激光上能级寿命为10ms，则其自发辐射几率为 。

（A）100s-1 (B) 10s-1 (C) 0.1s-1 (D) 10ms

2. 现有一平凹腔R1→∞，R2=5m，L=1m。它在稳区图中的位置是 。

(A) (0, 0.8) (B) (1, 0.8) (C) (0.8, 0) (D) (0.8, 1) 3. 图1为某一激光器的输入/输出特性曲线，从图上可以看出，该激光器的斜效率约为 。

(A) 10% (B) 20% (C) 30% (D) 40%

图1 图2

4．图2为某一激光介质的吸收与辐射截面特征曲线，从图上可以看出，该激光介质可用来产生 的激光。 (A) 只有1532 nm

(B)只能在1532 nm附近

(C) 只能在1530 nm-1560nm之间 (D) 1470 nm-1570nm之间均可

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5. 电光晶体具有“波片”的功能，可作为光波偏振态的变换器，当晶体加上Vλ/2电场时，晶体相当于 。

（A）全波片 (B) 1/4波片 (C) 3/4波片 (D) 1/2波片

6. 腔长3m的调Q激光器所能获得的最小脉宽为 。（设腔内介质折射率为1）

（A）6.67ns (B) 10ns (C) 20ns (D) 30ns

7. 掺钕钇铝石榴石（Y3Al5O12）激光器又称掺Nd3+:YAG激光器，属四能级系统。其发光波长为 。

（A） 1.064μm （B）1.30μm （C） 1.55μm （D）1.65μm 8. 在采用双包层泵浦方式的高功率光纤放大器中，信号光在 中传输。 （A） 纤芯 （B）包层 （C）纤芯与包层 （D）包层中（以多模） 9. 脉冲透射式调Q开关器件的特点是谐振腔储能调Q，该方法俗称 。 （A）漂白 （B）腔倒空 (C）锁模 （D）锁相

10. 惰性气体原子激光器，也就是工作物质为惰性气体如氩、氪、氙、氖等。这些气体除氙以外增益都较低，通常都使用氦气作为辅助气体，借以 。 (A）降低输出功率 (B）提高输出功率 C）增加谱线宽度 （D）减小谱线宽度

得分

二、填空题 (每小题 3 分，共 30 分)

1. 在2cm3空腔内有一带宽为1×10-4μm，波长为0.5μm的跃迁，此跃迁的频率范围是 120 GHz。

2. 稳定球面腔与共焦腔具有等价性，即任何一个共焦腔与无穷多个稳定球面腔等价，而任何一个球面腔 唯一的 等价于一个共焦腔。

3. 在980nm光波的泵浦下，掺Er3+磷酸盐光纤对波长为1532nm光波的增益系数可达2dB/cm，相应介质极化率虚部为 4×10-5 。

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.. … … … … … … … 号…学…… … … … … 线 .名.姓…… … … … … … .. 级…班… … … … … 封 … … … 业…专…… … … … … … … … 密 .）…部…、…系…（…院… … …. . 卷…..试…学…大…江…长 …4. 被动锁模是一种连续波锁模技术，图3是某被动锁模激光器的连续波与锁模功率谱，其中曲线 2 为连续波功率谱曲线。

图3 图4

5. 图4为某超短脉冲激光器脉宽测量原理图，待测锁模激光器输出激光经6m长的标准单模光纤跳线连接到自相关仪。测得结果为1.76ps，已知锁模激光器输出激光中心波长为1535nm，FWHM宽度为1.6nm，标准单模光纤的色散系数为16ps/nm/km，则待测超短脉冲激光脉宽为 1.6 ps 。

6. 超声波在声光介质中传波时会引起介质密度呈疏密交替的变化，其折射率也发生相应地变化，故超声波作用的这部分介质即可视为一等效的“相位光栅”，光栅周期等于 超声波 波长。

7. 基于可饱和吸收体被动式调Q器件的机理是在开始阶段，腔内光强很小，可饱和吸收体的光透过率很低，处于低Q值，不能形成振荡。当腔内光强达到一定值时，可饱和吸收体的吸收达到饱和，突然被 漂白 而变得透明，这时腔内Q值猛增，产生巨脉冲激光振荡。 8. 图5是光放大器等效电路图，图中Ps为入射信号光功率，G为放大器增益，P为出射信号光功率，则（1）中的表达式为 GPs 。

图5

9．横模选择技术是指从振荡模式中选出 TEM00 模。

10. 在光电子技术中，常用dBm作为光功率的单位，0.1mW的光功率对应 -10 dBm。

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………………….. 得分

三、简答题 (每小题 5 分，共 10 分)

1． 当脉冲激光入射单模光纤FP腔时，其输出有何特性？有何应用？

答：当脉冲激光入射单模光纤FP腔时，其输出具有衰荡特性，其时间常数与腔内损耗有关，可用作压力传感器。

当考虑单模光纤应力双折射效应时，其衰荡过程包含有拍现象，可用来产生微 号…学…… … … … … 线 .名.姓…… … … … … … .. 级…班… … … … … 封 … … … 业…专…… … … … … … … … 密 .）…部…、…系…（…院… … …. . 卷…..试…学…大…江…长 …波/毫米信号。

2． 简述均匀加宽激光器中的模式竞争现象。

答：在均匀加宽情况下，由于增益饱和作用，满足阈值条件的几个纵模，在振荡过程中相互竞争，结果使最靠近中心频率的那个模形成稳定振荡，其他纵模都被抑制而熄灭，这一现象称为纵模竞争。

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得分

四、计算题 (每小题 10 分，共 30 分)

1. 光波长为λ＝3.14μm的高斯光束在某点处q参数为q=2+i(m), 计算此处的等相位面曲率半径R及光斑半径w。

2. 某激活介质的峰值发射截面为10-14 m，谐振腔长L＝10cm，单程损耗率δ= 0.01。试求阈值反转粒子数密度。

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3. 已知某均匀加宽二能级(f2?f1)饱和吸收染料在其吸收谱线中心频率

2

?0=694.3nm处的吸收截面??8.1?10-16cm2，其上能级寿命?2?22?10?12s，

试求此染料的饱和光强Is。

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