激光器件期复习试题含答案.docxVIP

《激光器件》作业（1）说明激光产生的必要和充分条件。简述激光器的基本组成部分及其功能。答：略2. 判断谐振腔的稳定性(单位:mm)(1)R1=90, R2=40, L=100(2)R1=20, R2=10, L=45(3) R1=-40, R2=75, L=60(4) R1=∞, R2=-10, L=50答：根据稳定腔条件0≤g1g2≤1判断。略细节。3.某稳定腔两面反射镜的曲率半径分别R1=-1.25m及 R2=1.6m。(1)这是哪一类型谐振腔? (2)试确定腔长L的可能取值范围, 并作出谐振腔的简单示意图。答：凹凸球面腔；根据稳定腔条件0≤g1g2≤1计算L的范围。略细节。4、画出下图所示谐振腔的等效透镜光路，并写出往返矩阵。答：要求只写出几个矩阵相乘的式子就可以了，能求出相乘后的矩阵更好。等效光路图往返矩阵5. 某CO2激光器采用平凹腔，L=50cm，R=2m，2a=1cm，?=10.6?m。试计算镜面上的光斑半径ws1和ws2，光腰w0，远场发散角?0，以及基横模损耗各为多少？答：上式有误。光腰有另外表示式，并不等于上面的ws0。应该是6.已知半导体激光器输出1.55m的光腰w0=0.6mm的高斯光束，为将它耦合到芯直径?=10?m的石英光纤（N.A.=0.2）中，应如何建立耦合光路？要求给出聚焦透镜的焦距和各部件的位置。答：要考虑两个因素来设定系统各个参数。1）焦距最小值由下式确定:.2）N.A.决定将整个光斑耦合进光纤所允许的最大锥角，可得:.可取焦距满足两个条件的要求:《激光器件》作业（2）1. 试说明气体放电伏安特性中击穿电压和放电维持电压的概念。答：略2.提高He-Ne激光器632.8nm输出功率的方法有哪些？答：略3.实验测得He-Ne激光器以波长?=632.8nm工作时的小信号增益系数为 G0=310-3cm-1。①设饱和光强Is=30W/cm2时，以非均匀增宽计算腔内光强I =50 W/cm2时的增益系数G；②为保持振荡稳定, 设反射镜R2的反射率为100%, 腔长l=10cm，问R1的反射率最小为多少（除透射损耗外，腔内其它损耗的损耗率α=910-4 cm-1）?③又设光斑面积A＝1.1×10-2cm2, 反射镜反射系数R1=99.2%，问R1端输出光功率为多少毫瓦。答：略4. 设计一款输出（波长?=632.8nm）TEM00模、功率12mW的He-Ne激光器。答：根据氦氖激光器20mW/m的功率水平，要获得12mW输出功率，放电管长度应取l=600mm；选择端镜与电极距离为30mm，可得出腔长L：L=2x30+600=720 mm。鉴于腔长为中等长度，选取?=2.0。由此可定出凹镜曲率半径R：R=?L= 2.0×720mm=1440mm凹面反射镜上的光斑半径：通常取w凹/D=0.3，可求得放电毛细管直径D：考虑放电毛细管不均直的影响，D值取为2.0 mm。则菲涅尔数已知腔内总的光学损失α= 1.0%，而增益系数G0=3×10-4/D根据输出镜的最佳透过率公式，可得 Topt≈3.7%。预计输出功率为也就是说，该氦氖激光器可选取以下结构参数：平凹腔结构，腔长560mm，凹镜曲率半径1400mm，毛细管直径1.7mm，输出镜透过率 3.7 %.预计输出功率26.4mW。5. 为什么Ar+激光器要用弧光放电进行泵浦？为此它的等离子管要采取哪些措施？答：略6. 什么叫瓶颈效应? 对于He-Ne激光器和CO2激光器，分别可采用什么方法减小瓶颈效应？答：略《激光器件》作业（3）1. 下图是输出功率为1kW的闪光灯泵浦Nd:YAG激光器中的能量转换环节。请计算该激光器各个环节的效率（包括泵浦灯的电光转换效率L，聚光腔的聚光效率c，激活离子的吸收效率ab和荧光量子效率0）以及总的光电转换效率。答：略2. 与卤素灯相比，采用半导体激光器作为固体激光器的泵浦源有何优势？答：略3. 简述激光棒热效应对固体激光器工作特性的影响及其消除或补偿的方法。答：略4. 一个YAG激光器的棒直径为6mm，长度75mm；而泵浦灯的直径为5mm，长度75mm。请为它设计一个单椭圆的聚光腔。答：略5. 一台YAG激光器谐振腔的腔长为160mm，两个球面镜的曲率半径分别为100mm和250mm，YAG棒长80mm，折射率1.82，位于谐振腔的中央。若考虑热透镜效应，求该激光器稳定运转时对应的激光棒屈光度的范围。答：，，，，则稳定区边界；；稳定区范围和因此，该激光器稳定运转时对应的激光棒热透镜的屈光度范围是和《激光器件》作业（4）半导体激光器的光束质量较差是什么原因引起的？答：略2.简述半导体激光器系统与普通二能级系统的区别。答：略3. 为什么双异质结可以降低半导体激光器件的阈值功率密度？答：略4.如何实现半导体激光器的单纵模和单