Раздел 4. Лазерная генерация

1. Произведение параметра нелинейности среды α на плотность излучения U для поглощающей среды просветляющегося затвора, облучаемой излучением лазера, равно 2. Во сколько раз уменьшится коэффициент поглощения из-за просветления среды? а) 2, б) 3, в) 4, г) 5.

1. Произведение параметра нелинейности α на плотность генерируемого излучения U в активной среде лазера равно 2. Во сколько раз уменьшится при этом максимальный коэффициент усиления активной среды вследствие насыщения усиления? а) 2, б) 3, в) 4, г) 5.

1. Коэффициент поглощения среды просветляющегося затвора равен 1 см^-1. Чему равен коэффициент пропускания слоя этой среды толщиной 1 см? а) 0,73, б) 0,37, в) 0,5, г) 0,9.

 

1. Коэффициент усиления лазерного кристалла длиной 8 см равен 0,1 см^-1. Во сколько раз возрастет энергия импульса, прошедшего через среду? Насыщение усиления считать малым. а) 2,0 б) 2,2, в) 4,4, г) 1,25.

 

1. Коэффициент усиления активной среды полоскового полупроводникового лазера длиной 0,1 мм равен 200 см^-1. Во сколько раз возрастет энергия импульса, прошедшего через среду? Насыщение усиления считать малым. а) 2,0, б) 7,39, в) 14,8, г) 12,5.

 

1. Коэффициент усиления активной среды газового лазера равен 0,001 см^-1. Чему должна быть равна минимальная длина газоразрядной трубки лазера для получения генерации, если коэффициенты отражения зеркал резонатора равны 0,98? а) 2,0 см, б) 20 см, в) 14,8 см, г) 12,5 см.

 

1. Коэффициент усиления активной среды полупроводникового лазера на двойном гетеропереходе равен 200 см^-1. Чему должна быть равна минимальная длина кристалла лазера для получения генерации, если зеркала резонатора образованы торцами кристалла? Показатель преломления арсенида галлия равен 3,6. а) 2,0 мм, б) 0,06 мм, в) 0,12 мм, г) 0,006 мм.

 

1. При каком коэффициенте усиления возможна генерация лазера, у которого резонатор образован нормальными торцами рубинового стержня длиной 12 см? Показатель преломления рубина равен 1,76. Вредные потери резонатора считать равными 0,05 см^-1. а) 0,21 см^-1, б) 0,16 см^-1, в) 0,42 см^-1, г) 0,32 см^-1.

 

1. При каком коэффициенте усиления возможна генерация лазера, у которого резонатор образован нормальным торцом рубинового стержня длиной 8 см и глухим многослойным диэлектрическим зеркалом с коэффициентом отражения 0,99? Показатель преломления рубина равен 1,76. Вредные потери резонатора считать равными 0,02 см^-1. а) 0,14 см^-1, б) 0,16 см^-1, в) 0,28 см^-1, г) 0,32 см^-1.

 

1. Какова должна быть минимальная толщина пластинки из сапфира, активированного титаном с коэффициентом усиления 0,5 см^-1 для получения лазерной генерации? Резонатор образован зеркалами с коэффициентами отражения 0,99 и 0,8, а вредные потери резонатора равны 0,1 см^-1. а) 0,29 см^-1, б) 0,16 см^-1, в) 0,28 см^-1, г) 0,32 см^-1.

 

1. Сечение поглощения ионов хрома в рубине равно 2,3 ·10^-20 см². Оцените, чему равен максимально возможный коэффициент усиления импульса, прошедшего через активный стержень длиной 8 см с концентрацией ионов хрома 10¹⁹ см^-3? а) 5, б) 6, в) 10, г) 16.

 

1. Сечение поглощения ионов титана в сапфире равно 35 ·10^-20 см². Оцените, чему равен максимально возможный коэффициент усиления светового импульса, прошедшего через активный стержень длиной 3 мм с концентрацией ионов титана 10¹⁹ см^-3? а) 1,5, б) 2,9, в) 5,8, г) 3,6.

 

1. Сечение поглощения ионов титана в сапфире равно 35 ·10^-20 см². Оцените, чему равен максимально возможный коэффициент усиления активной среды в лазере, если длина кристалла равна 5 мм, а концентрацией ионов титана 10¹⁹ см^-3? а) 0,5 см^-1, б) 2,9 см^-1, в) 5,8 см^-1, г) 1,6 см^-1.

 

1. Чему равна длина волны несущей частоты генерации рубинового лазера? а) 0,63 мкм, б) 0,69 мкм, в) 1,15 мкм, г) 10,6 мкм.

 

1. Чему равна энергия кванта, генерируемого рубиновым лазером (Дж)? а) 2,85 10^-19, б) 2,0 10^-19, в) 2,9 10^-19, г) 2,75 10^-19.

 

1. Чему равна длина волны несущей частоты генерации лазера на углекислом газе (СО₂)? а) 0,63 мкм, б) 0,69 мкм, в) 1,15 мкм, г) 10,6 мкм.

 

1. Чему равна энергия кванта, генерируемого лазером на двуокиси углерода (Дж)? а) 0,285 10^-19, б) 0,187 10^-19, в) 0,29 10^-19, г) 0,27 10^-19.

 

1. На каких длинах волн генерирует гелий-неоновый лазер? а) 0,515мкм, 0,633мкм, 1,15мкм, 3,39мкм; б) 0,633мкм, 1,15мкм, 3,39мкм; в) 1,15мкм, 3,39мкм; г) 0,633 мкм, 0,694 мкм.

 

1. На какой длине волны генерируют лазеры на активных средах, активированных ионами неодима Nd ⁺³? а) 0,63 мкм, б) 0,69 мкм, в) 1,06 мкм, г) 10,6 мкм.

 

1. Чему равна энергия кванта, генерируемого лазером на твердом теле, активированным трехвалентными ионами неодима лазером (Дж)? а) 1,85 10^-19, б) 1,87 10^-19, в) 2,9 10^-19, г) 2,75 10^-19.

 

1. В каком спектральном диапазоне генерируют эксимерные лазеры KrCl? а) вакуумном ультрафиолете, б) ультрафиолетовом, в) видимая область, г) инфракрасном.

 

1. В каком диапазоне длин волн генерируют полупроводниковые лазеры на основе двойных гетеропереходов арсенида галлия? а) 0,98 … 1,06 мкм, б) 0,63 … 1,5 мкм, в) 1,06 … 10,6 мкм, г) 0,63 … 3,39 мкм.

 

1. На какой длине волны наиболее эффективно работает полупроводниковый лазер на двойных гетеропереходах арсенида галлия? а) 0,63 мкм, б) 0,69 мкм, в) 0,98 мкм, г) 1,06 мкм.

 

1. В каком спектральном диапазоне возможна перестройка частоты излучения титан-сапфирового лазера? а) 0,66 … 1,18 мкм, б) 0,63 … 1,15 мкм, в) 0,98 … 1,06 мкм, г) 0,63 … 3,39 мкм.

 

1. В каком максимальном спектральном диапазоне возможна перестройка частоты излучения гелий-неонового лазера, работающего в спектральной области 0,63 мкм? а) 10 МГц, б) 100 МГц, в) 1000 МГц, г) 1500 МГц.

 

1. Чему равна минимальная ширина спектра излучения идеального одночастотного лазера Δν, с непрерывной накачкой? а) Δν = 0 Гц, б) Δν = 1/(2πτ) Гц, где τ – время жизни лазерного перехода, в) Δν равна естественной спектральной ширине контура усиления, г) Δν = с/2L,Гц, где L – длина лазерного резонатора.

 

1. Расстояние между зеркалами плоского резонатора гелий-неонового лазера равно 30 см. Чему равен спектральный интервал между соседними продольными модами этого резонатора? а) 300 МГц, б) 500 МГц, в) 1000 МГц, г) 1500 МГц.

 

1. Расстояние между зеркалами плоского резонатора гелий-неонового лазера равно 30 см. Чему равно расстояние между импульсами, генерируемыми этим лазером в режиме «синхронизации мод»? а) 30 см, б) 60 см, в) 120 см, г) 240 см.

 

1. Расстояние между зеркалами плоского резонатора гелий-неонового лазера равно 30 см. Лазер работает в спектральной области 0,63 мкм. Какие частоты биений между продольными модами резонатора можно будет регистрировать с помощью анализатора спектра, на который подается сигнал с широкополосного фотоприемника, освещаемого излучением этого лазера? Полуширина спектрального контура усиления смеси неона и гелия на указанной частоте равна 1,5 ГГц. а) 500 и 1000 Мгц, б) 500, 1000, 1500 Мгц, в) 500, 1000, 1500, 2000 МГц, г) 500, 1000, 1500, 2000, 2500 МГц.

 

1. Ширина спектрального контура усиления гелий-неонового лазера, работающего в спектральной области 0,63 мкм равна 1,5 ГГц. Какая должна быть длина резонатора, чтобы лазер работал на единственной продольной моде плоского резонатора при максимальном уровне накачки? а) 10 см, б) 15 см, в) 20 см, г) 30 см.

 

1. Резонатор рубинового лазера с длиной активной среды 8 см образован двумя плоскими зеркалами с коэффициентами отражения 1,0 и 0,5. Чему равно минимальное значение коэффициента усиления активной среды для преодоления порога генерации при постоянной накачке, если пренебрегать вредными потерями резонатора? а) 0,01 см^-1, б) 0,02 см^-1, в) 0,03 см^{-1, г}) 0,04 см^-1.

 

1. Чему равен энергетический коэффициент отражения нормального торца рубинового стержня, который используется в качестве зеркала лазерного резонатора? Показатель преломления рубина равен 1,76. а) 0,045, б) 0,056, в) 0,260, г) 0,076.

 

1. Чему равен энергетический коэффициент отражения нормального торца полупроводникового кристалла арсенида галлия, который используется в качестве зеркала лазерного резонатора? Показатель преломления арсенида галлия равен 3,6. а) 0,075, б) 0,56, в) 0,260, г) 0,32.

 

1. Резонатор рубинового лазера с длиной активной среды 8 см образован плоским зеркалом с коэффициентом отражения 1,0 и нормальным торцом активного стержня. Чему равен коэффициент усиления активной среды для преодоления порога генерации при постоянной накачке, если пренебрегать вредными потерями резонатора? Показатель преломления рубина равен 1,76. а) 0,16 см^-1, б) 0,32 см^-1, в) 0,03 см^{-1, г}) 0,04 см^-1.

 

1. Резонатор газового лазера образован зеркалами с коэффициентами отражения 1,0 и 0,98. Пренебрегая вредными потерями излучения определите, во сколько раз надо усиливать излучение при обходе светом резонатора для преодоления порога генерации при постоянной накачке? а) 1,01, б) 1,02, в) 1,03, г) 1,04.

 

1. Резонатор рубинового лазера с длиной активной среды 8 см образован плоским зеркалом с коэффициентом отражения 1,0 и нормальным торцом активного стержня. Чему равен пороговый коэффициент усиления активной среды? Вредные потери резонатора не учитывать? Показатель преломления рубина равен 1,76. а) 0,16 см^-1, б) 0,32 см^-1, в) 0,03 см^{-1, г}) 0,04 см^-1.

 

1. Резонатор полупроводникового лазера образован нормальными торцами кристалла длиной 0,1 мм. Чему равен пороговый коэффициент усиления активной среды? Вредные потери резонатора не учитывать? Показатель преломления арсенида галлия равен 3,6. а)160 см^-1, б) 320 см^-1, в) 113 см^{-1, г}) 114 см^-1.

 

1. Оцените максимально возможную энергию моноимпульсной генерации лазера на кристалле граната, активированного неодимом объемом 1 см³, в случае, когда достижимая плотность инверсной населенности составляет 10¹⁸ см^-3. Вредные потери лазерного резонатора считать малыми. а) 0,21 Дж, б) 0,19 Дж, в) 0,17 Дж, г) 0,16 Дж.

 

1. Энергия лазерного моноимпульса, используемого в лазерных светолокаторах и целеуказателях, работающих на длине волны 1,06 мкм, должна равняться 0,5 Дж. Длина лазерного стержня из иттрий-алюминиевого граната, активированного неодимом должна равняться длине газоразрядного промежутка лампы накачки – 40 мм. Достижимая плотность инверсной населенности составляет 10¹⁸ см^-3. Оцените минимальное поперечное сечение кристаллов граната (см²), которые необходимо заказать для изготовления указанных приборов.

а) 0,47, б) 0,57, в) 0,67 г) 0,77.

 

1. Оцените максимально возможную энергию моноимпульсной генерации лазера на кристалле рубина объемом 1 см³, в случае, когда достижимая плотность инверсной населенности составляет 10¹⁸ см^-3. Вредные потери лазерного резонатора считать малыми. а) 0,21 Дж, б) 0,29 Дж, в) 0,31 Дж, г) 0,36 Дж.

 

1. Чему равна эффективность диодной накачки волоконного лазера на кварцевом стекле, со световедущей сердцевиной, активированной ионами неодима Nd⁺³, при накачке в полосу поглощения ионов неодима на длине волны 0,81 мкм? Считать, что в оболочку волоконного световода лазера мощность накачки вводится с эффективностью 100%. а) 0,083, б) 0,76, в) 0,81, г) 0,93.

 

1. Световая мощность диодной накачки, введенная в световедущую оболочку волоконного лазера, равна 1 кВт. Чему равна мощность тепловыделения в волокне лазера при накачке в полосу поглощения ионов неодима 0,88 мкм? а) 83 Вт, б) 170 Вт, в) 0,83 кВт, г) 0,93 кВт.

 

1. Чему равна эффективность диодной накачки волоконного лазера на кварцевом стекле, активированном ионами неодима Nd⁺³, при накачке в полосу поглощения ионов неодима на длине волны 0,88 мкм? Считать, что в оболочку волоконного световода лазера мощность накачки вводится с эффективностью 100%. а) 0,083, б) 0,83, в) 0,88, г) 0,93.

 

1. Световая мощность диодной накачки волоконного лазера, работающего на длине волны 1,06 мкм, введенная в световедущую оболочку волоконного лазера, равна 1 кВт. Чему равна мощность тепловыделения в волокне лазера при накачке в полосу поглощения ионов неодима 0,81 мкм? а) 83 Вт, б) 170 Вт, в) 230 Вт, г) 0,93 кВт.

 

1. Чему равна спектральная плотность излучения идеального лазера U_ν, работающего в непрерывном режиме c выходной мощностью, равной U? а) U_ν = 0, б) U_ν = ∞, в) U_ν = U/ Δν, где Δν ширина спектрального контура усиления активной среды, г) U_ν = U Δν.

 

1. Чему равна ширина спектрального контура излучения идеального непрерывного лазера Δν? а) Δν = 1/(2 πτ), где τ – время жизни возбужденного состояния активной среды лазера, б) Δν = 0, в) Δν = 1/ τ, г) Δν = 1/ πτ.

 

1. Какая из приведенных ниже формул определяет начальные потери k плоского лазерного резонатора с просветляющимся затвором, имеющим начальное пропускание Т, если длина активной среды лазера равна l, вредные потери ρ, одно из зеркал резонатора полностью отражает свет, а другое имеет коэффициент отражения R?

а) , б) , в) , г) .

 

1. Пропускание просветляющегося затвора, установленного в лазерный резонатор, равно 0,8. Длина активной среды лазера равна 8 см. Какие дополнительные потери вносит такой затвор в резонатор?

а) 0,028 см^-1, б) 0,014 см^-1, в) 0,012 см^{-1, г}) 0,06 см^-1.

 

1. Какой открытый лазерный резонатор называют неселективным? а) в котором отсутствуют отражающие поверхности, нормальные оптической оси резонатора кроме двух зеркал, б) в котором на торцы активной среды нанесены просветляющие покрытия, в) в котором использованы металлические зеркала резонатора, г) в котором использованы зеркала резонатора с многослойными диэлектрическими покрытиями.

 

1. Чему равна ширина огибающей спектрального контура излучения идеального лазера, генерирующего моноимпульс с огибающей гауссовой формы с полушириной τ? Все величины, как это принято, измеряют по уровню ½ от максимального значения. а) Δν = 1/(2τ), б) Δν = 0, в) Δν = 0,44/ τ, г) Δν = 1/ πτ.

 

1. Чему равна длительность τ когерентного лазерного импульса гауссовой формы, ширина спектрального контура которого равна Δν? а) τ = 1/(2Δν), б) τ = 0, в) τ = 0,44/ Δν, г) τ = 1/ πΔν.

 

1. Длительность когерентного лазерного импульса с гауссовой формой огибающей τ равна 10^-14 сек. Чему равна ширина его спектра (Гц)? а) Δν = 0,44/τ = 0,44 ·10¹⁴, б) Δν = 1/(πτ) = 0,31· 10¹⁴, в) Δν = 1/(2πτ) = 0,16 ·10¹⁴, г) Δν = 0,88/τ = 0,88· 10¹⁴.

 

1. Какой функцией описывается спектральный контур когерентного лазерного импульса с гауссовой формой временной огибающей? а) лоренцовой, б) гауссовой, в) двусторонняя экспонента, г) гиперболический косинус.

 

1. Какой функцией описывают огибающую спектрального контура излучения идеального лазера, работающего в непрерывном режиме «синхронизации мод» и генерирующего периодическую последовательность ультракоротких импульсов под огибающей гауссовой формы? а) лоренцовой, б) гауссовой, в) двусторонняя экспонента, г) гиперболический косинус.

 

1. Какой вид имеет спектр излучения лазера, работающего в непрерывном режиме «синхронизации мод» и генерирующего периодическую последовательность одинаковых импульсов? а) оптическая гребенка, б) гауссов спектральный контур, в) лоренцов спектральный контур, г) спектральный контур в виде гиперболического косинуса.

 

1. Чему равна ширина спектрального контура излучения идеального лазера, работающего в непрерывном режиме «синхронизации мод» и генерирующего периодическую последовательность одинаковых импульсов с огибающей гауссовой формы, каждый из которых имеет длительность, измеренную по уровню ½ от максимума, равную τ? а) Δν = 1/(2 πτ), б) Δν = 0, в) Δν = 0,44/ τ, г) Δν = 1/ (πτ).

 

1. Чему равен интервал между дискретными частотами оптической гребенки, лазера, работающего в режиме «синхронизации мод» (Гц)? а)c/L, б) c/2L, в) c/3L, г) c/4L? где L - длина резонатора лазера.

 

1. Чему равен временной промежуток между ультракороткими импульсами, генерируемыми лазером, работающим в режиме «синхронизации мод» (сек)? а)L/c, б) 2L/c, в) 3L/c, г) c/4L? L - длина резонатора лазера.

 

1. Чему равна скважность гауссовых ультракоротких импульсов, генерируемых лазером, ширина гауссова спектрального контура усиления активной среды, которого равна Δν? Скважность равна отношению периода следования импульсов к их длительности. а) (0,44L Δν)/c, б) (0,88L Δν)/c, в) (0,44L c)/ Δν, г) (0,88L c)/ Δν.

 

1. Чему равна скважность гауссовых ультракоротких импульсов длительностью 5 fs, генерируемых лазером, с длиной резонатора 1 м? а)1,3 ·10⁶, б) 2,6 ·10⁶, в) 1,3· 10^-6, г) 2,6· 10^-6.