光电⼦技术（2）上篇：“激光技术”习题集束天线
车载数字电视光电⼦技术（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.
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 。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 GHz =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 =cos 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)?υosc Hz =?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。
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，
废水处理有机系统(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 nm =?-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。
庞大内部资源网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：()V V t m m =cos ,ωωπm =??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 =sin ω，调制频率为55106?Hz ，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。
(2) 钛宝⽯晶体中的“FOM ”值的重要性何在？
udiab
(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？
净化水机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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