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1、------------------------------------------------------------------------------------------------06~07激光原理與技術A答案2006-2007學年第1學期《激光原理與技術》A卷試題答案1．基本概念題(選做6小題，每小題5分)[30]1.1試就你所了解的知識，對激光器進行科學分類。按工作介質分：氣體激光器、固體激光器、染料激光器、半導體激光器等按工作方式分：脈沖激光器（pulsedlaser）、連續(xù)激光器（c.wlaser）固定波長輸出、波長可調諧的激光器……（
2、按任一方式對其進行分類均可得分，答案是多樣的）1.2激光器一般包括哪三個基本單元？各單元的主要作用是什么？激光器三個基本組成單元（各自的作用描述方式可以不一樣）泵浦源：提供輸入能量，使粒子數反轉分布?n?0。增益介質：對入射光產生放大作用。光子諧振腔：選模、儲能，形成光振蕩（變激光放大器為激光振蕩器）。1.3對于線寬為??的洛侖茲函數和高斯函數，│ν-ν0│為多大時，這兩個函數值相等？在什么頻率范圍內，洛侖茲函數值大于高斯函數值？│ν-ν0│=0.75???時，洛侖茲函數與高斯函數值相等；│ν-ν——————————————————————————————
3、————————------------------------------------------------------------------------------------------------0│>0.75??時，洛侖茲函數大于高斯函數值。1.4三能級系統(tǒng)和四能級系統(tǒng)的主要區(qū)別是什么？就兩系統(tǒng)各舉一典型實例.三能級系統(tǒng)與四能級系統(tǒng)的主要區(qū)別是：前者基態(tài)與激光下能級共享，因而閾值反轉粒子數密度為n/2，而后者的激光下能級抽空速率很快，閾值反轉粒子數密度近似為激光上能級的閾值反轉粒子數n2t。典型的三能級系統(tǒng)激光器為紅寶石激光器，典型四能
4、級系統(tǒng)激光器為Nd:YAG激光器。1.5何謂燒孔效應？何謂蘭姆凹陷？燒孔效應主要指非均勻加寬介質中，由于頻率?1的強光入射引起的反轉集居數的飽和現(xiàn)象。即在頻率為?1，光強為I?1的強光作用下，使表觀中心頻率處在?1±(1+I?1/Is)1/2???H/2范圍內的粒子產生受激輻射，因此在?n???~??曲線上形成一個以?1為中心，寬度約為(1+I?1/Is)1/2???H的“燒孔”，這種現(xiàn)象稱為燒孔效應。（均勻加寬介質的空間燒孔效應：當頻率為?q的強激光振蕩時，它在腔內沿軸線方向的分布形成駐波場，波腹處光強最大，波節(jié)處光強最小。腔內的增益系數不同，波腹處光強
5、大，用去的反轉粒子數多，造成增益系數下降也大。波節(jié)處增益系數下降少。我們稱這種反轉粒子1數密度或增益系數在腔內軸線上具有某種分布的現(xiàn)象為空間燒孔效應。）蘭姆凹陷是指非均勻加寬介質激光器的輸出功率P——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------隨頻率變化曲線在中心頻率?0處的凹陷。即非均勻加寬工作物質，中心頻率處，增益雖然大，但參與光放大的
6、粒子數少，在輸出曲線上，中心頻率附近功率低，形成凹陷。1.6試辨析激光振蕩器、激光放大器和激光器的區(qū)別激光振蕩器：可以構成一臺激光器激光放大器：可以是一段增益介質激光器：可以由一個激光振蕩器構成，也可由一個振蕩器和一個或數個放大器構成。1.7何謂有源腔和無源腔？如何理解激光線寬極限和頻率牽引效應？有源腔與無源腔的區(qū)別在于有無增益介質（工作物質，泵浦均可）。激光線寬極限：激光輸出中有種線寬由于自發(fā)輻射的存在而產生，因而是無法排除的，所以稱它為線寬極限。頻率牽引效應：在有源腔中，由于增益介質的色散，使得縱模頻率比無源腔縱模頻率更靠近中心頻率，這種現(xiàn)象叫做頻率牽
7、引效應。1.8什么是小信號增益系數？在其他條件相同情況下，小信號的增益系數對激光輸出功率有什么影響？腔內光強I???IS時的增益系數g0(?)??n0?21(?,?0)叫做小信號增益系數。在其他條件相同情況下，g0(?)?gt時，g0(?)——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------越大，輸出功率越大；g0(?)?gt時，無激光輸出。2
8、.綜合思考題(選做2小題，每小題15分)[30]2.1如圖所示，E
