第四章激光技术
1、腔长30cm的氦氖激光器，荧光线宽1500MHz，可能出现三个纵模。
用三反镜法选单纵模，问短耦合腔腔长（L2+L3）应为若干？
2、饱和吸收法稳频较兰姆凹陷法的优点有哪些？
饱和吸收法稳频，由于反转兰姆凹陷的宽度比兰姆凹陷的宽度窄，所以其中心频率两侧曲线的斜率就比兰姆凹陷曲线的斜率大，这样就可以减小搜索讯号的幅度以提高频率的稳定性。
同时还由于吸收线中心频率极为稳定，所以使饱和吸收法获得了很高的长期稳定度和复现度。
3、简述电光调Q原理。
（图略）电光调Q是利用某些晶体的电光效应来作为Q开关的元件。
由电光效应知，当晶体加/4电压后，由感应双折射，沿x方向振动的线偏振光进入晶体后将变为沿x'及沿y'方向振动的二个线偏振光，通过晶体后成为圆偏振光，再经反射镜反射，该圆偏振光再次通过晶体则位相再次增加/2，圆偏振光又成为一线偏振光。
不过它的振动方向为y方向，与原入射光振动方向垂直。
也就是说，加了/4电压后，往返通过晶体的线偏振光，振动方向相对改变90角。
对于未加电压的晶体来说，往返光的振动方向不变。
利用这一点可以制成Q开关。
由于激光器发出的激光无偏振性，它通过偏振片后成为沿x方向振动的线偏振光。
往返通过加/4电压的KD*P晶体，则返回光沿y方向振动将被偏振片吸收。
此时腔的Q值很低，由于外界激励能源的作用，可使介质中能级的粒子数迅速增加，当其能级粒子数积累到足够数量的某个时刻突然撤去KD*P上的电压，则由YAG输出的激光经偏振片后能自由往返于激光腔中，不改变振动方向。
损耗小，因此腔的Q值很高，从而输出一个巨脉冲。
第五章习题
1、计算腔长为1m的共焦腔基横模的远场发散角，设波长为6328Å，10Km处光斑面积多大？
共焦腔束腰：
远场发散角：
-4弧度
10Km处光斑半径：
光斑面积：
S=πr2125m2
2、一高斯光束腰粗0=0.2mm，λ=0.6328μm今用一焦距3cm的短焦距透镜聚焦，已知腰粗0离透镜的距离为60cm，求聚焦后光束腰粗。
入射光在透镜处的光斑半径:
聚焦后束腰半径：
3、如图，二透镜焦距分别为f1=2.5cm，f2=20cm，0=0.28mm，z1>>f1（入射透镜紧靠共焦腔输出镜面），求该望远镜系统光束发散角的压缩比。
（图略）解：
入射透镜处光斑半径;
发散角的压缩比：
第五章激光应用
1、激光切割时加喷高压气流的作用是什么？
一定压力（1~3个大气压）的气流（氧气或空气）与热金属发生强烈的放热反应,提供了部分能量,使切割速度显著提高.有辅助切割的作用并能保护光束系统不被汽化的材料所污染.
2、激光打孔时，单次打孔一般用在什么情况下？
单脉冲打孔存在着一些问题不好解决,例如液态材料未被喷出,出现再凝固问题就不好解决,因此单脉冲打孔仅用在薄板零件上打盲孔,其它情况均采用多脉冲打孔.
3、激光焊接与激光切割、打孔有什么不同？
影响激光焊接的因素有哪些？
与切割打孔不同,焊接只需将材料熔化即可.因而必须严格控制能量输出,升温控制在熔化与蒸发之间,只有这样才能达到高质量的焊接效果.
影响激光焊接的因素有光功率密度、作用时间、材料性质、焊接方式等。
4、激光动平衡去重法有哪两种？
它们各有什么特点
激光动平衡去重有两类。
1.按偏重量去重平衡，2.定量去重平衡。
按偏重量去重平衡是检测出偏重量，自动给出一幅值信号，控制激光输出能量，以除去相应的重量。
定量去重平衡不需要电路反馈系统，不论偏重大或偏重小，每次输出激光能量都是一定的，因而每次去重量也是一定的。
5、激光热处理有什么特点？
激光热处理可以分为哪几种？
激光热处理具有以下优点：
1、由于激光功率密度高，加热速度极快，冷却速度也快，可以自行冷却，因而热影响区小，工件变形小，处理后不需修整。
2、由于光束传递移动方便，可以对形状复杂的零件或零件的某一部份进行处理，如盲孔底、深孔内壁、凹槽等，也可以根据需要在同一零件的不同部位进行不同的处理。
3.由于加热速度极快，即达到了表面改性的目的，又不影响材料内部原有的性能。
即提高了表面硬度和耐磨性，又保持材料内部韧性。
4.由于处理后变形小，不破坏工件表面原有光洁度。
激光热处理中应用较多的是表面强化，相变硬化和激光表面合金化、激光涂敷等。
6、激光脉冲测距仪对光脉冲的要求有哪些？
测距仪对光脉冲的要求
①光脉冲应有足够的强度（避免反射回来的光太弱）
②光脉冲方向性要好。
一是为了能量集中，能测很远，二是希望能准确的判明方位。
（3）光脉冲单色性要好。
为避免杂散光的影响，加了滤光片，光脉冲单色性好的话，滤光效果更佳。
能有效提高信噪比。
④光脉冲宽度要窄。
因为光速非常高，距离不太大的话，往返时间很短。
若脉冲宽度较大，即发射时间较长的话，有可能使发射光与反射回来的光重叠，这样就无法测量，因此光脉冲宽度一定要窄，可通过调Q技术解决这一问题。
7、位相测距仪的工作原理是什么？
位相测距是测定连续的调制激光在待测距离d上往返的位相差来间接测量传播时间t的。
我们知道光波在传播过程中位相是不断变化的，每传播波长
的一段距离，位相就变化2。
所以距离d、光波往返位相差和光波波长之间的关系为：
2d=•（/2）（：
往返d一次位相变化）
或d=（/2）•（/2）
（1）
这里，/2相当于测尺长Ls，/2相当于d内包括测尺长Ls的数目。
若令=2N+⊿，其中N为正整数，⊿是中不足2的尾数，并考虑到Ls=/2，
（1）式改写为
d=Ls•（/2）=Ls•（N+⊿/2）
（2）
8、画出激光干涉测长仪简化光路，并解释其工作原理。
（图略）
工作原理如下：
由He-Ne激光器发出的光经半透半反镜P后被分成两束，一束经固定反射镜M1反射回来，另一束经可动反射镜M2反射回来，两束光经过P后汇合产生干涉。
光束1的光程不变，而光束2的光程则随着平台一起移动的M2的移动而改变。
两光束光程差：
⊿S=（2n+1）•（/2）暗条纹
⊿S=2n•（/2）亮条纹（n为正整数）
当两束光的光程相差激光半波长的偶数倍时，它们相互加强，在计数器的接收屏上形成亮条纹，当两束光的光程相差半波长的奇数倍时，它们相互抵消
，在接收屏上形成暗条纹。
因此，M2沿光束2方向上每移动半波长（/2）的长度，光束2的光程就改变一个，于是干涉条纹就产生一个周期的明、暗变
化。
这个变化由光电转换装置转变成一个电信号而被光电计数器计数。
并由显示和记录装置加以显示和记录。
显然，我们只要记下M2移动时干涉条纹
变化的周期数N就可以得到被测长度为：
L=N•（/2）
被测长度L也可以通过运算和显示电路直接显示出来。
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