中国海洋大学命题专用纸(A卷)
2006-2007学年第1学期试题名称:激光原理与技术专业年级物理学03级学号__________姓名________________2007年1月9日分数_________
1．基本概念题(选做6小题，每小题5分)[30]
1.1试就你所了解的知识，对激光器进行科学分类。
4.创意题：试以任何表现形式（注意别违反考场纪律）最有效、最大限度地展示你对这门课理解的程度（深度、广度）（选做题）[附加分]
授课教师
郑荣儿
命题教师或命题负责006年12月20日
注：请命题人标明每道考题的考分值。
3.3An argon ion laser operating at 488.0nm with a gain-region length of0.3mis determined to have a population density of 1×1016/m3inupper laser level and 4×1015/m3inlower laser level. a) If a very low-power probe beam of intensity I0is transmitted into the gain medium then what would be the measured ratio of I/I0, where I is the output beam intensity after traversing the medium? b) What would be the small-signal gain coefficient of the laser? c) If the mirrors have reflectivities of 99.9% and 95% and the scattering losses are 0.5% per pass (assume no distributed absorption within the gain medium), what would be the threshold gain of the laser? d) What would be the power output from the laser?
1.7何谓有源腔和无源腔？如何理解激光线宽极限和频率牵引效应？
1.8什么是小信号增益系数？在其他条件相同情况下，小信号的增益系数对激光输出功率有什么影响？
2.综合思考题(选做2小题，每小题15分)[30]
2.1如图所示，E2、E1分别为激光的上下能级, (a)间接泵浦，(b)直接泵浦，(c)典型三能级系统，试比较分析这三种泵浦方式的优缺点。
3.2已知波长为632.8nm的He-Ne气体激光器的激光上、下能级的平均寿命近似为210-8s，设激光管内充气压为250Pa，饱和光强Is为15W/cm2，谐振腔腔长为60 cm, (1)计算在常温下（T＝300K）多普勒展宽和均匀展宽的比值D/H；(2)计算腔内平均光强接近0和12W/cm2两种情况下，激光器纵模的烧孔宽度；（3）当腔内平均光强为12W/cm2时，谐振腔腔长需多长才使相邻纵模的烧孔重叠？（计算时取压力加宽系数= 0.75MHz/Pa。）
2.2设有两束频率分别为0+和0-，光强为I1及I2的强光沿相同方向或相反方向通过中心频率为0的非均匀加宽的气体增益介质(I1> I2)。(1)试分别画出反转粒子数按速度vz的分布曲线n(vz)，并标出烧孔位置及烧孔深度。(2)试问有效泵浦功率或气体的气压变化，对分布曲线n(vz)有何影响？
2.3何谓介质的吸收截面？现有红宝石样品一块，试设计一实验方案测量该样品的吸收截面，列出实验所需的设备和元器件。
1.2激光器一般包括哪三个基本单元？各单元的主要作用是什么？
1.3对于线宽为的洛仑兹函数和高斯函数，│ν-ν0│为多大时，这两个函数值相等？在什么频率范围内，洛仑兹函数值大于高斯函数值？
1.4三能级系统和四能级系统的主要区别是什么？就两系统各举一典型实例.
1.5何谓烧孔效应？何谓兰姆凹陷？
1.6试辨析激光振荡器、激光放大器和激光器的区别
2.4试从发光机理、能量转换效率、输出特性、用途等方面将激光器与你熟悉的任一普通光源（如白炽灯）进行比较分析，
3.计算题(选做2小题，每小题20分)[40]
3.1长度为10cm的红宝石棒置于长度为22cm的光谐振腔中，红宝石694.3nm谱线的自发辐射寿命s≈4ms,均匀加宽线宽为2×105MHz,，光腔单程损耗=0.2。求：(1)阈值反转粒子数密度nt；(2)当光泵激励产生反转粒子数密度n=1.25nt时，有多少个纵模可以振荡(红宝石折射率为1.76); (3)假设红宝石棒的横截面为1cm2,其中Cr3+离子浓度为21019cm-3，采用调Q技术获得T = 10 ns的巨脉冲输出，试估算理想情况下可获得的激光脉冲能量和峰值功率。