哈工大激光原理考研试题(可编辑修改word版)

阈值n3t≈[ (10) ]cm-3。

5.无源腔损耗描述参数中，光子的平均寿命τR与平均单程损耗因子δ

的关系式为：[ (11) ]，品质因数（Q 值）与光子的平均寿命τR的关系式为：[ (12) ]。第 2 页共 4 页

6.某高斯光束焦参数为f=1m，将焦距F=1m 的凸透镜置于其腰右方l=2m 处，计算

经透镜变换后的像光束的焦参数f'为[ (13) ]及其腰距透镜的距离l'为[ (14) ]。

7.任意一个共焦球面腔与[ (15) ]个稳定球面腔等价；任一满足稳定性条件的球面腔[

(16) ]等价于某一个共焦腔。

8.选横模的物理基础是：不同横模的[ (17) ]损耗不同，高阶横模比基模损耗[ (18) ]，

以此来抑制高阶横模，而只保留TEM00模。

9.激光工作物质的净增益线宽内包含有(2N+1)个纵模，假设各个纵模振幅均相等为E0，

如果锁模输出，其两个主脉冲（极大值）之间的时间间隔为[ (19) ]，锁模脉冲宽度为[ (20) ]。

二．简要回答下列问题（每题 4 分，共40 分）

1．原子的受激发射概念、受激发射系数和受激发射几率之间的关系式。

2.什么是激光？与荧光光源相比激光有哪些特性？

3.三能级系统的缺点。

4.激光为什么具有很好的单色性？

5.原子谱线非均匀加宽的特点、类型和线型。

6.均匀加宽激光器中模的竞争概念。

7.简述描述高斯光束的（f，z）参数、（ω，R）参数、q 参数之间的关系。

8.简述激光行波放大器设计中要重点考虑的几个问题。

9.声光调Q 工作原理。

10.什么是饱和吸收稳频。

三．光泵浦的四能级系统的跃迁如图所示。已知激发速率W14为1×108s-1，能级的平均寿命τ32为0.1μs，无辐射跃迁S21为激发速率第 3 页共 4 页

W14的5 倍，激光上下能级的统计权重相等；激光上能级的粒子数密度是激光下能级的2 倍，腔内只存在一个l 振荡模，考

虑光的损耗。（20 分）

(1)根据能级图列出完整的速率方程组；

(2)计算受激发射几率W32和受激吸收几率

W23的大小；

(3)各能级总粒子数密度为8×1015cm-3，根据

S43>>W14假设E4能级上粒子数密度为0，计算反转粒子数密度。

四．已知CO2激光器的波长为10.6μm，已知CO2的分子量为44，气体的温度为704K，激光上下能级统计权重相等。（15 分）

(1)热平衡状态下，激光上能级的粒子数为n3，激光下能级的粒子数为n2，计算

ln ?n

3

?

值；

n ?

? 2 ?

(2)计算谱线的非均匀加宽?νD；

(3)如果自然加宽谱线宽度为2MHz，碰撞加宽谱线宽度为5MHz，试判断该激

光器是否可能采用兰姆凹陷稳频，并说明理由。

五．试推导出近轴光线在对称共焦腔中往返两次的光线传播矩阵，并分析其稳定性（10 分）

六．画图说明什么是虚共焦非稳腔；求出其共轭像点，并说明其自再现波

形特点。（10 分）第 4 页共 4 页

七．设高斯光束的共焦参数为f，在过束腰且垂直于光束对称轴Oz 的直线上取A、B 两点并使AO＝BO＝f。证明：若以轴线上任一点P 处的高斯光束的波阵面曲率半径为直径作圆，此圆必定过A、B 两点。（15 分）