《激光原理与技术》习题一
班级 序号 姓名 等级
一、选择题
1、波数也常用作能量的单位，波数与能量之间的换算关系为1cm-1 = eV。 （A）1.24×10-7 (B) 1.24×10-6 (C) 1.24×10-5 (D) 1.24×10-4
2、若掺Er光纤激光器的中心波长为波长为1.530μm，则产生该波长的两能级之间的能量间
隔约为 cm-1。
（A）6000 (B) 6500 (C) 7000 (D) 10000
3、波长为λ=632.8nm的He-Ne激光器，谱线线宽为Δν=1.7×109Hz。谐振腔长度为50cm。假
设该腔被半径为2a=3mm的圆柱面所封闭。则激光线宽内的模式数为 个。 （A）6 (B) 100 (C) 10000 (D) 1.2×109
4、属于同一状态的光子或同一模式的光波是 . (A) 相干的 (B) 部分相干的 (C) 不相干的 (D) 非简并的
二、填空题
1、光子学是一门关于 、 、 光子的科学。
2、光子具有自旋，并且其自旋量子数为整数，大量光子的集合，服从 统计分布。 3、设掺Er磷酸盐玻璃中，Er离子在激光上能级上的寿命为10ms，则其谱线宽度为 。
三、计算与证明题
1．中心频率为5×108MHz的某光源，相干长度为1m，求此光源的单色性参数及线宽。
2．某光源面积为10cm2，波长为500nm，求距光源0.5m处的相干面积。
3．证明每个模式上的平均光子数为
1
1。
exp(hv/kT)?1《激光原理与技术》习题二
班级 姓名 等级
一、选择题
1、在某个实验中，光功率计测得光信号的功率为-30dBm，等于 W。 （A）1×10-6 (B) 1×10-3 (C) 30 (D) -30 2、激光器一般工作在 状态.
(A) 阈值附近 (B) 小信号 (C) 大信号 (D) 任何状态 二、填空题
1、如果激光器在?=10μm输出1W连续功率，则每秒从激光上能级向下能级跃迁的粒子数
是 。
2、一束光通过长度为1m的均匀激励的工作物质。如果出射光强是入射光强的两倍，则该物
质的增益系数为 。 三、问答题
1、以激光笔为例，说明激光器的基本组成。 2、简要说明激光的产生过程。 3、简述谐振腔的物理思想。
4、什么是“增益饱和现象”？其产生机理是什么？ 四、计算与证明题
1、设一对激光能级为E2和E1(设g1=g2)，相应的频率为?(波长为λ)，能级上的粒子数密度分
别为n2和n1，求
(a) 当ν=3000MHz，T=300K时，n2/n1?? (b) 当λ=1μm，T=300K时，n2/n1?? (c) 当λ=1μm，n2/n1?0.1时，温度T=？
?E0exp(i2?v0t),0?t?tcE(t)?2、设光振动随时间变化的函数关系为 ? （v0为光源中心频率）， 0 ,其它?
试求光强随光频变化的函数关系，并绘出相应曲线。
2
《激光原理与技术》习题三 光线传输的矩阵描述
班级 姓名 得分
一、选择题
1．如选取透镜的两个焦平面作为入射面和出射面，透镜焦距为f，该光学系统的传输矩阵为 。
?1 （A）??1??f?00?? （B）?1?1???f??f???0? （C）?0???f???1??11???? （D） f????01?0??2．如某光学系统的两个参考平面为一对物-像共轭平面，则该光学系统的ABCD变换矩阵四个元素中，必有 。
（A） A=0 （B） B=0 （C） C=0 （D） D=0
二、填空题
1．当光线顺序通过变换矩阵分别为T1,T2,…,Tm的m个光学元件组成的光学系统时，前一元件的出射光线作为后一元件的入射光线，分别以第一个元件的入射面和最后一个面的出射面为参考平面，此光学系统的传输矩阵为 。
2．反演对称光学系统对光线的变换作用与光学系统的使用方向无关，这样，反演对称光学系统的正向变换矩阵与反向变换矩阵 。
3．反演对称光学系统变换矩阵的对角元素相等，且对应的行列式的值为 。
三、计算题
1.焦距为10cm的正透镜与焦距为10cm的负透镜相距5cm，求两个透镜组成的光学系统的变换矩阵、等效焦距、主平面H2与H1以及焦点的位置，并作出相应的光路图。（分别以两个透镜为参考平面）
3
《激光原理与技术》习题四 光学谐振腔稳定性与模式
班级序号 姓名 得分
一、选择题
1．共焦腔在稳区图上的坐标为 。
(A) (-1,-1) (B) (0,0) (C) (1,1) (D) (0,1) 2．腔的品质因数Q值衡量腔的 。
（A）质量优劣 （B）稳定性 （C）存储信号的能力 （D）抗干扰性 3．今有一球面腔R1=2m, R2= -1m, L=0.8m. 该腔为 。
（A）稳定腔 （B）非稳定腔 （C）临界腔 （D）不能确定
二、填空题
1、设某固体激光器谐振腔长50cm，固体激光介质棒长30cm，其折射率为1.6，其本征纵模
的频率间隔为 。
2、设某激光器谐振腔长50cm，反射镜面半径为2cm，光波波长为400nm，则此腔的菲涅耳
数为 。
3、设激光器谐振腔两反射镜的反射率为R1=R2=R=0.98，腔长L=90cm，不计其它损耗，则腔
内光子的平均寿命为 。设v=5×1014Hz（即630nm），则激光腔的Q值为 。
三、证明题与计算题 1．试证明共焦腔是稳定腔。
2．设激光器谐振腔长1m，两反射镜的反射率分别为80%和90%，其它损耗不计，分别求光在腔内往返2周，以及t=10-8秒时的光强是初始光强的倍数。
?t????j?t3．假设激光腔内存在电磁场模式的电场为：E(r,t)?E0u(r)exp??2t?，式中tc为腔内c??光子寿命。试求：1）电场的傅立叶变换；2）发射光的功率谱；3）谱线宽度。
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《激光原理与技术》习题五
班级 序号 姓名 等级
一、选择题
1、TEM00高斯光束的强度图为 。
（A） (B) (C) (D)
2、某单模光纤FP腔的输出特性如右图，该腔的自由谱宽为 GHz。
（A）10 (B) 20 (C) 40 (D) 50
二、填空题 1、激光腔镜的衍射效应起着“筛子”的作用，它将腔内的
筛选出来。 2、FP腔的往返传输矩阵为 。
三、计算与综合题
1．某高斯光束入射到焦距为f的薄透镜， 该薄透镜位于入射高斯光束的光腰处，如图所示。求输出光束光腰位置及其光斑的大小。
2．为了测试某光纤FP腔的1.55μm波段透射特性，需要一台1.55μm波段的宽激光光源，可是实验室没
有专用的相关波段光源， 请同学们提出两种可行的解决方案。
《激光原理与技术》习题六
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激光原理与技术习题一
