光电子技术（2）上篇：“激光技术”习题
1、在电光调制器中，为了得到线性调制，在调制器中插入一个1/4波片，它的轴向应该如何设 置为佳?若旋转1/4波片，它所提供的直流偏置有何变化?
2、为了降低电光调制器的半波电压，采用4块z 切割的KD *P 晶体连接(光路串联，电路并联)
成纵向串联式结构。试问:(1)为了使4块晶体的电光效应逐块叠加，各晶体x 和y 轴取向
应如何?(2)若,/106.23,51.1,628.012630V m n m -⨯===γμλ计算其半波电压，并与单块晶体
调制器比较之.
包覆胶水3、试设计一种装置，如何检验出入射光的偏振态(线偏光，椭圆偏光和自然光)，并指出是根据
什么现象?如果一个纵向电光调制器没有起偏器，入射的自然光能否得到光强调制?为什么?
4、一钼酸铅(4PbMoO )声光调制器，对He-Ne 激光器进行调制。已知声功率,1W P s =声光互作 简易频谱分析仪
用长度mm L 8.1=，换能器宽度13152103.36,8.0--∙⨯==kg s M mm H ，试求钼酸铅声光调制
器的布拉格衍射效率。
5、在锁模激光器中，工作物质为YAG,m μλ06.1=，棒尺寸Φ,504mm ⨯腔长
,100,75.0MHz fm m L ==选择熔凝石英(n=1.46)作声光介质，声速s cm V S /1095.55⨯=，采
用布拉格衍射，驻波形式，设计声光锁模调制器的尺寸，并求出布拉格角。
6、有一带偏振棱镜的电光调Q YAG 激光器，试回答或计算下列问题:
(1) 画出调Q 激光器的结构示意图，并标出偏振镜的偏振轴和电光晶体各主轴的相对方向。
(2) 怎样调整偏振棱镜的起偏方向和晶体的相对位置才能得到理想的开关效果?
(3) 计算1/4波长电压)./106.23,05.1,25(176304/V m n n mm l V e -⨯====γλ
7、声光调Q 为什么运转于行波工作状态，一般只适用于连续激光器的高重复频率运行?加到电
声换能器上的高频信号还要用频率为f 的脉冲电压进行调制? 8、当频率的超声波MHz f s 40=在熔凝石英声光介质(n=1.54)中建立起超声场
时)/1096.5(5s cm v s ⨯=，试计算波长为m μλ06.1=的入射光满足布拉格条件的入射角θ。
9、一个声光调Q 器件()5,50mm H mm L ==是用熔融石英材料做成，用于连续YAG 激光器调Q 。椒盐噪声
已知激光器的单程增益为0.3，声光器件的电声转换效率为40%，求：
(1) 声光器件的驱动功率S P 应为多大? (2) 声光器件要工作于布拉格衍射区，其声场频率应为多少?
10、在红宝石调Q 激光器中，利用KDP 纵向运用型式,KDP 晶体
πγV n V m 求出,512.1,/103.1001263=⨯=-。如果采用LN 横向运
用,,286.2/104.301222=⨯=-n V m ，γ求出当选取什么样的尺寸比例
d l 时,LN 的半波电压是KDP 半波电压的1/2 ?[ d -晶体加压方向尺寸, l -通光方向尺寸]
11、考虑一多纵模激光器，在频域可用一分布函数代替各纵模等振幅的条件，用积分近似求
和方法得到的输出光脉冲在时域上是高斯分布。求证在频域上它的频谱也是高斯分布，并求出线宽∆υ(频谱半功率点的全宽)与脉宽(光强半功率点的全宽)的关系。
12、掺钕钇铝石榴石激光器，线宽∆υg G H z =
120，腔内插入铌酸锂调制器，尺寸是5520mm mm mm ⨯⨯，腔长50cm, 腔的总损耗为0.05。当晶体上加有效值200V 的正弦调制电压时，晶体x 轴通光,z 向加电压，问光的电矢量振动方向沿y 轴和沿z 轴方向时，锁模脉宽各为多少？
13、有一多纵模激光器纵模数是1千个，激光器的腔长1.5m ，输出的平均功率为1W ，认为各纵模振幅相等。
(1) 试求在锁模情况下，光脉冲的周期、宽度和峰值功率各是多少？
(2) 采用声光损耗调制元件锁模时，调制器上加电压()()V t V t m m
=c o s ω，试问电压的频率是多大？，
14、有一掺钕钇铝石榴石激光器，振荡线宽(荧光谱线中能产生激光振荡的范
围)∆υo s c H z =
⨯121010，腔长L=0.5m ，试计算激光器的参量:(1) 纵模频率间隔；(2) ∆υg 内可容纳纵模的数目；(3) 假设各纵模振幅相等，求锁模后脉冲的宽度和周期；(4) 锁模脉冲及脉冲间隔占有的空间距离。
15、掺钕钇铝石榴石激光器，采用KDP 晶体损耗调制锁模,z 轴加电压z 轴通光，调制电压的有效值是200V ，若腔长L=60cm 。
(1) 试画出腔内调制元件的放置方法，并标出KDP 晶体的主轴坐标。
(2) 试求调制电压的周期和晶体的单程相位延迟。
新型橱柜门板16、在谐振腔中部L/2处放置一损耗调制器，要获得锁模光脉冲，调制器的损耗周期T 应为多大？每个脉冲的能量与调制器放在紧靠端镜处的情况有何差别？
17、掺钕钇铝石榴石激光器的光学长度为40cm，单程总损耗系数δ=0.1，由损耗调制锁模，调制深度m=0.2，已知增益线宽190GHz，试求相应的锁模脉宽。
18、一台锁模激光器，腔长L=1m, 假设超过阈值的所有纵模被锁定，
(1) 若工作物质是红宝石，棒长ι=10cm, n=1.76, ∆λg =0.5nm, λ=694.3nm 。
(2) 若工作物质是钕玻璃, 棒长ι=10cm, n=1.83, ∆λg =28nm, λ=1.06μm 。
(3) 若是He-Ne 激光器, ι=100cm, ∆λg n m =冷粘鞋
⨯-2103, λ=632.8nm 。分别求出输出的脉冲宽度，脉冲间隔及模式数？从计算的结果可以得出什么结论？
(4) 如果采用KDP 纵向运用, 试求出在振幅、相位两种调制型式时，外加调制信号的频率是
多少？并画出结构原理图。 19、一台Nd:YAG 锁模激光器，腔长L=1.5m, 图习题3-1所示的结构是否处于最佳理想运转
状态？一台理想的锁模激光器，输出的激光具有什么特点？调制信号：()VV t m m
=c o s ,ω ωπm =⨯⨯25107，LN 横向运用，x 向加场，z 向通光，P//x(y)。
20、一台Nd:YAG 锁模激光器，KDP 纵向运用，偏振器的振动方向与KDP 晶体的感应主轴()
x y ''平行，加在晶体上的调制信号()V V t m m
=s i n ω，调制频率为55106⨯H z ，腔长L=1.5m,，其结构如图习题3-2所示。试判定上述结构是否合理？为什么？
21、回答下列问题：
(1) 试比较染料及钛宝石锁模激光器的异同点。
跨栏架(2) 钛宝石晶体中的“FOM ”值的重要性何在？
(3) 自锁模钛宝石激光器的机理是什么？
22、试分析小信号和大信号通过放大器之后的特点（分析三种情况下能量增益公式的物理意
义）。 23、一个694.3nm 的矩形光脉冲信号输入红宝石激光放大器，已知信号满足021I στ=，放大
器介质的长度02/L n σ=∆。试求脉冲经过放大器后前沿和后沿的功率增益各为多少？
24、一个YAG 激光放大器，1730610n cm -∆=⨯，19212510cm σ--=⨯，对一矩形光脉冲放大，已
知光束截面是20.5cm ，光子能量191.8610h J ν-=⨯，脉宽为10ns ，能量为50mJ ，若要求放大到200mJ ，试求放大介质的长度应为多少？
25、为什么同一横模，当菲涅尔数N 越大，损耗越大？为什么同一N 值模的阶次越高，损耗
越大？
26、钕玻璃激光工作介质，其荧光线宽24.0D nm λ∆=，折射率 1.50n =，若用短腔选单纵模，
腔长应为多少？
27、一台红宝石激光器，腔长500L mm =，振荡线宽102.410D Hz ν∆=⨯，在腔内插入F P -标
准具选单纵模（1n =），试求它的间隔d 及平行平板的反射率R 。
28、设圆形镜共焦腔长1L m =，试求纵模间隔q ν∆和横模间隔m n νν∆∙∆。若振荡阈值以上的
增益线宽为60MHz ，试问：是否可能有两个以上的纵模同时振荡？是否可能有两个以上的不同横模同时振荡？为什么？
29、为了抑制高阶横模，在一共焦腔的反射镜处放置一个小孔光阑，若腔长L 为1m ，激光波
长λ为632.8nm 。为了只让00TEM 模振荡，小孔的大小应为多少？（一般小孔直径等于镜
面上基模光斑尺寸的3~4倍）。
30、有一方形孔径共焦腔He Ne -激光器，腔长30L cm =，直径20.12d a cm ==，激光波长
0.6328m λμ=，镜的反射率121,0.96r r ==，其他损耗已忽略，问此激光器能否做单模运转？如果想在公焦镜面附近加一个方形小孔光阑选择00TEM 模，小孔的边长应为多大？（He Ne -的增益由公式4
exp()1310L Gl d -=+⨯计算）
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