華中科技大學(xué)激光原理考研題庫及答案-免費閱讀
【正文】 答：（1）一個SiSi結(jié)合鍵的離解能是而；所以一個SiSi結(jié)合鍵的離解能為。4．試描述激光操縱微粒的幾何光學(xué)原理。掃描鏡（1）可以完成的掃描角度為20186。答：（1）（2）令其中：；；；；；；根據(jù)以上條件用計算機編程，解上述方程可得熔化深度z。但是在要求不十分高的場合，可以對其中發(fā)散比較小的方向進(jìn)行處理以達(dá)到要求，對發(fā)散比較大的部分用光欄擋住一部分光，形成所需要的放樣光斑。若使用調(diào)Q技術(shù)得到脈寬為109S而脈沖峰值功率達(dá)到109W的激光巨脈沖，光電接收器最低可以測量的光功率為106W，大氣層的透過系數(shù)為5102，試問，送上月球的角錐棱鏡反射器的通光口徑至少要有多大（不考慮角錐棱鏡的角度加工誤差）？答：激光束達(dá)到月球上的光斑半徑為：激光束達(dá)到月球上的脈沖峰值功率為：設(shè)角錐棱鏡的通光口徑的直徑為a，則有：激光束達(dá)到月球上后再被反射回接收器的總功率為：這里沒有考慮角錐棱鏡的角度加工誤差，對應(yīng)返回地球的光束發(fā)散角在5108以上，即使接收透鏡的口徑達(dá)到半米以上，實際送上月球的角錐棱鏡反射器的通光口徑至少還要再大一到兩個數(shù)量級。（1）試證明當(dāng)三直角均沒有誤差時，由斜面ABC上入射的光線的出射光線與原入射光線反向平行；（2）若一個直角誤差為δα試計算出射光線與原入射光線的夾角。答：4．已知波長＝，50m，試問此二光束的遠(yuǎn)場發(fā)散角分別為多少？后者是前者的幾倍？答： ； 5．用如圖（4－33）所示的倒置望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)改善由對稱共焦腔輸出的光束方向性。證明：由（382）有：整理上式可得：，式中t即為最佳透射率tm則最佳輸出功率12．考慮如圖（3－18）所示的HeNe激光器，設(shè)諧振腔的腔鏡為圓形鏡。答：（1）遠(yuǎn)場發(fā)散角 （2）衍射極限角7．一共焦腔(對稱)L＝，λ＝，束腰半徑，求離腰56cm處的光束有效截面半徑。5．(a)計算腔長為1m的共焦腔基橫模的遠(yuǎn)場發(fā)散角，設(shè)λ＝6328197。求單位體積的閾值功率并與上題比較紅寶石的閾值功率是它的幾倍。已知＝6328197。8. 研究激光介質(zhì)增益時，常用到“受激發(fā)射截面”(cm2)概念，它與增益系數(shù)(cm－1)的關(guān)系是，為反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度，試證明：具有上能級壽命為，線型函數(shù)為的介質(zhì)的受激發(fā)射截面為。答：3. (a)要制作一個腔長L＝60cm的對稱穩(wěn)定腔，反射鏡的曲率半徑取值范圍如何？(b)穩(wěn)定腔的一塊反射鏡的曲率半徑R1＝4L，求另一面鏡的曲率半徑取值范圍。設(shè)氖原子分別以177。(2)若原子躍遷時發(fā)光波長＝1m，n2/n1＝，則溫度T為多高？答：（1）則有： （2）3．已知氫原子第一激發(fā)態(tài)(E2)與基態(tài)(E1)l0－18J，設(shè)火焰(T＝2700K)中含有1020個氫原子。答：（1）由 可得： 令，則上式可簡化為： 解上面的方程可得：即： （2）輻射能量密度為極大值的波長與的關(guān)系仍為 8．由歸一化條化證明(1－65a)式中的比例常數(shù)證明： ，由歸一化條件且是極大的正數(shù)可得：9．試證明：自發(fā)輻射的平均壽命，為自發(fā)輻射系數(shù)。1018cm3，1/f(n)＝21011 s1，＝3180。證明：而：依據(jù)上面兩式可得：；即證。以非均勻增寬計算腔內(nèi)光強I＝50W／cm2的增益系數(shù)G(設(shè)飽和光強Is＝30W／cm2時，d＝1mm)，并問這時為保持振蕩穩(wěn)定，兩反射鏡的反射率(設(shè)r1＝r2，)最小為多少(除透射損耗外，腔內(nèi)其它損耗的損耗率＝9180。答：13. YAG激光器為四能級系統(tǒng)。今腔長L＝lm，問可能輸出的縱模數(shù)為若干？為獲得單縱模輸出，腔長最長為多少？答：，即可能輸出的縱模數(shù)為10個，要想獲得單縱模輸出，則：故腔長最長不得大于。在實際應(yīng)用中遠(yuǎn)場發(fā)散角常用愛里斑衍射極限角來近似。試計算光腰尺寸和位置，兩鏡面上的光斑尺寸，并畫出等效共焦腔的位置。光波，其方形鏡對稱共焦腔，腔長L＝。 （1）試求在鎖模情況下，光脈沖的周期、寬度和峰值功率各是多少？ （2）采用聲光損耗調(diào)制元件鎖模時，調(diào)制器上加電壓。證明：對于產(chǎn)生暗條紋的P1點來講，在平行光照明下，下邊沿與上邊沿衍射時對應(yīng)的光程差為由虛擬的對稱下邊沿衍射邊出發(fā)通過實際的下邊沿再衍射到P1點的光程和直接由上邊沿衍射到P1點的光程之差：同理，對于產(chǎn)生暗條紋的P2點來講，在平行光照明下，有上兩式對應(yīng)的光程差分別等于，因而在分離間隙時狹縫寬度可以用（619）式表示。2的半導(dǎo)體激光器
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