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物理 2002级 激光原理和技术期中考试卷(A) （31/10/2005）姓名：1. 下列哪些量与光子简并度有相同的含义[A] 处于单位体积内的光子状态数；[B] 处在同一相格的光子数；[C] 具有同一频率的光子数； [D] 处于相干体积内的光子数[4]2. 相干长度为 1km的 He-Ne激光器的单色性为 6x10-10; 当相干长度达到 3km时， 其单色性应是 : [A] 6x10-10; [B] 3x10-10； [C] 1.8x10-9； [D] 2x10-10[4] 3. Examples of real radiation sources with spectral energy distributions close to the Planck distribution are [A] lasers, [B] the bright tungsten wire of a light bulb, [C] spectral lamps which emit discrete spectra, [D] the sun. [4]4. 如果工作物质的某一跃迁波长为100nm 的远紫外光，自发跃迁几率A10等于 105 S-1，该跃迁的受激辐射爱因斯坦系数B10是多少？ [4]5. 在上题中，为使受激跃迁几率比自发跃迁几率大2 倍，腔内的单色能量密度应为多少？ [4]6. In the microwave region (= 1 cm; = 3 x 1010 s-1), the number of modes per unit volume within the typical Doppler width =105 s-1 is [A] 10-4 cm-3; [B] 300 m-3; [C] 10 m-3; [D] 108 m-3. [4]7. For a typical life time of = 1 ms, the natural line width n becomes [A] 16Hz; [B] 160Hz; [C] 100Hz; [D] 10Hz. [ 4]8. He-Ne 激光器的 3S2-2P4跃迁波长为 632.8nm， Ne 的原子量 M = 20， 温度为 400K 时它的多普勒线宽D为: [A] 280 MHz; [B] 830 MHz; [C] 1.52 GHz. [ 4]9. 已知一普通光源的相干面积为( x)2=( /)2，相干长度为 Lc= c/，写出距光源 R 处的相干体积。

[4]10. 写 出 F-P腔和半共心腔在稳区图上的位置（g1, g2）. [4]11. 某 一激光器用平凹稳定腔，工作一段时间后，平面反射镜因热形变而轻微向腔内凸起，这时的腔将是[A]非稳定腔；[B] 稳定腔； [C] 临界腔 [4]12. 判 断黑板上各共轴球面腔（A, B, C, D）的稳定性（非稳定腔/ 稳定腔 /临界腔） [4]13. 腔 长为 108cm，两腔镜的反射率r1、r2分别为 100%和 98%若忽略腔内其它损耗，则光子在腔中的平均寿命R约为 [A] 2.4x10-7s; [B] 0.28s; [C] 0.36 s; [D] 4.0x10-7s. [4]14. 已 知高斯光束的波长为 1.06 m,束腰斑半径o为 1mm, 写出距束腰 30cm 处光束的复参数q 的值 [4]15. 已知入射高斯光束在透镜前表面的q 参数为q1，写出通过透镜（焦距为f）后的高斯光束在透镜后表面的q 参数q2[4] 16. For a vibrational transition between two rovibronic levels of the CO2 molecule in a CO2 cell at room temperature (T = 300 K), = 10 m, 0 = 3 x 1013 s-1, M = 44, the Doppler width D is [A] 1.9 x 10-2 nm; [B] 10-3 nm; [C] 2.8x 10-2 nm. [4]17. 由 F-P扫描干涉仪测出腔长为20cm 的 He-Ne 激光管的纵模如图所示，由 xq = 0.4 ms, xc =0.1ms， 求得这些纵模的线宽c为[A] 150 MHz; xq xc姓名：物理 2002级 激光原理和技术期中考试答卷(A) （31/10/2005）[B] 125 MHz; [C] 156 MHz; [D] 188 MHz. [ 4]18. 设 圆形镜共焦腔长L=1m， 若振荡阈值以上的增益线宽为60 MHz，判断可能存在几个振荡频率。

[A] 两个; [B] 3 个; [C] 4 个; [D] 只有 1 个. [4] 19. 腔 长为 50 cm 的 He-Ne 平凹腔激光器，波长为632.8nm，腔镜曲率半径为1m，求凹面镜上光斑的半径. [4] 20. 计 算上题中的基模远场发散角[4]21. 试 估算第 17 题中所测的激光的光子寿命R，如激光腔中充满增益系数为g 的介质，未得到振荡，g 应为多少？ [10] 22. 填 出下表中激光频率（或光子能量）的不同表示方法间的换算关系[10] J eV m nm cm-11.0 x1014 Hz 其中cm-1表示单位长度（厘米）中的波数计算时取e = 1.6021 10-19 C（即1eV = 1.6021 10-19 J） ，h = 6.625610-34 J.s 23. 月球距地球表面3.8x105 km，用波长为 514.5nm 的激光束照射月球表面， 当光束发散角0为 1.0x10-3rad 时, 月球表面被照亮的面积为多少 ? 当光束发散角0为 1.0x10-6rad时，被照亮的面积又为多少？两种情况下，光腰半径各为多大？ [10] 24. 用 一双透镜系统对波长为10.6 m 的高斯光束聚焦， 入射光束腰半径为3mm，离第一透镜的距离为2cm，如果第一透镜和第二透镜的焦距分别为2cm 和 5cm，两镜间的距离为32cm，求出射光束腰的位置和半径。

[15] 25. 在 一个腔镜口径为a 的对称稳定腔中，使用标准的高斯光束表达式，粗略计算从腔镜边缘逸出能量所造成的损耗[15]1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 姓名：物理 2002级 激光原理和技术期中考试答卷(A) （31/10/2005）。