哈工大激光原理2008考研试题

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1、哈尔滨工业大学二OO八年硕士研究生入学考试试题考试科目：激光原理报考专业：物理电子学考试科目代码：［817］是否允许使用计算器：［是］考生注意：答案务必写在答题纸上，并标明题号。答在试题上无效。题号—-二三四五六七总分分数40402010101515150分物理常数：真空屮光速c=3X108［m/s］普朗克常数h=6.626X10-34［J.s］电子电荷e=1.6X10_19［c］一.填空(每空2分，共40分，按(1)、(2)……(20)顺序写在答题纸上)1.设激光器的输出波长为632.8nm,这是［(1)］激光器常用的发射波长，光子能量为［(2)］J。假

2、设除输出镜的透射损耗外无其它损耗，输出功率为1W,则工作物质每秒从上能级向下能级受激辐射跃迁的粒子数为［(3)］个。2.已知上能级向基态的跃迁波长为500nm,上能级的平均自发发射寿命为1岭，则自发跃迁儿率A21为［(4)］s'受激发射系数B21为［(5)jn^rk2。如果上下能级的统计权重gi/g2=2,此时受激吸收系数B12为［(6)］mW2o3.四能级系统的増益系数的一般表达为［(7)］,其屮反转粒子数密度An可用上下能级粒子数密度和统计权重表示为［(8)］。增益系数的表达式中［(9)］与外界激发作用有关，［(10)］与能级木身的性质有关。1.圆形镜

3、对称共焦腔的横模标识TRMffln,其中下标m表示光强分布延策2页±fc4rfi［(11)］方向的节线数，ri表示延［(12)］方向的节线数。2.平凹腔屮凹面镜曲率半径R=lm,腔长L=0.8m,X=0.314gm,计算其基模高斯光束在平而镜处的光斑半径为［(13)］，凹镜而处光斑半径为［(14)］、远场发散角为［(15)］。3.高斯光束波长为X=3.14pi,某处的q参数为q=l+i(m),计算此光束腰斑半径w。为［(16)］,该处光斑半径为［(17)］,等相位面曲率半径为［(18)］。4.在激光振荡一放大系统中，脉冲宽度、光束发散角以及谱线宽度主要由［

4、(19)］决定，激光的能量和功率则主要取决于［(20)］。二.简要回答下列问题(每题4分，共40分)1.原子的自发发射和受激发射。2.谐振腔的损耗类型包括哪些？列举三个用于描述损耗的参数？3.三能级系统和四能级系统最本质区别是什么？为什么三能级系统实现粒子数反转比四能级系统困难？4.什么是堉益饱和？均匀加宽和非均匀加宽工作物质的堉益饱和的基本特征分别是什么？5.激光为什么具脊很高的亮度？6.光子简并度R的概念，温度为T的普通光源的光子简并度的表达式。7.频率牵引及其形成的原因。8.简述横模选择技术的基本原理。9.在电光调Q方法屮，请比较PRM(脉冲反射式)

5、和PTM(脉冲透射式)的特点。10.主动锁模和被动锁模。三.已知三能级激光系统(如下图)，其能级间各跃迁的儿率分别为：无fe射跃迁S32=5x106s1，S?i~O；自发发射A3i=3x106s1，A21=3xl02s人激光上下能级的统计权重均为3,腔内只存在一个振荡模，不计光的各种损耗。(20分)(1)说明闪光灯泵浦情况下该激光器的激光形成过程；(2)请列出完整的速率方程组；(3)稳态情况下，如果介质激光上下能级粒子数相等，则W13应为多少?四.均匀加宽激光器初始小信号下的反转粒子数密度为2xlOl4cm-3,中心频率处的发射截面为10-16cm2,腔长

6、为50cm，腔内往返一周的总损耗率为0.1,介质的折射率为1。(10分)(1)计算反转粒子数和阈值反转粒子数的比值AnMnt;(2)计算相邻纵模的频率间隔。五.He—Ne激光器的波长为632.8nm上下能级寿命均为20ns，放电管内气压为200Pa，原子量M=20,压力加宽系数ot=O.75MHz/Pa。(10分)(1)计算谱线的均匀加宽Avh;(2)计算温度500K时谱线的非均匀加宽AvD并判断哪种加宽占优势。六.两个(波长相同并且同轴)高斯光束的共焦参数分别为f=lm和f’=2m。(15分)(1)计算高斯光束的远处发散角比值070；(1)如果要用一个焦

7、距F=1.5m的凸透镜使两高斯光束匹配，求透镜与两高斯光束的相对位置。(2)假设两高斯光束的位置固定，束腰间距离为5m，为了使其匹B4配，使用的透镜焦距是多少？应置于何处？-4三.（1）什么是高斯光束的复曲率半径（q参数的定义）？写出高斯光束传输的ABCD公式。（2）用高斯光束在谐振腔中的自再现变换方法，证明谐振腔的稳定性条件。（15分）哈尔滨工业大学页页17第共二OO八年硕士研究生入学考试试题考试科目：激光原理报考专业：物理电子考试科目代码：［817］是否允许使用计算器：［是］考生注意：答案务必写在答题纸上，并标明题号。答在试题上无效题号—-二三四五六七

8、总分分数40402010101515150分一.填空(每空2分,共