Раздел 4. Лазерная генерация

Вариант 4. 1

Произведение параметра нелинейности среды на плотность излучения 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.

Вариант 4. 2

Произведение параметра нелинейности на плотность генерируемого излучения 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.

Вариант 4. 3

Коэффициент поглощения среды 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.

 

Вариант 4.4

Сечение поглощения ионов хрома в рубине равно 2,3 ·10^-20 см². Оцените, чему равен максимально возможный коэффициент усиления активного стержня длиной 8 см с концентрацией ионов хрома 10¹⁹ см^-3?

А. 5. Б. 6. В. 10. Г. 16.

 

Вариант 4. 5

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.

 

Вариант 4. 6

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

 

Вариант 4. 7

На каких длинах волн наиболее эффективно 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.

 

Вариант 4. 8

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

 

Вариант 4. 9

В каком спектральном диапазоне генерируют эксимерные лазеры KrCl?

А. Вакуумный УФ. Б. УФ. В. Видимая область. Г. ИК

 

Вариант 4. 10

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.

 

Вариант 4. 11

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

 

Вариант 4.12

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.

 

Вариант 4. 13

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.

 

Вариант 4. 14

Чему равна минимальная ширина спектра излучения идеального одночастотного лазера Δν, работающего 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.

 

Вариант 4. 15

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.

 

Вариант 4. 16

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.

 

Вариант 4. 17

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?

А. 500 и 1000 Мгц. Б. 500, 1000, 1500 Мгц. В. 500, 1000, 1500, 2000 МГц. Г. 500, 1000, 1500, 2000, 2500 МГц.

 

Вариант 4. 18

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 любом уровне накачки?

А. 10 см. Б. 15 см. В. 20 см. Г. 30 см.

 

Вариант 4. 19

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.

 

Вариант 4. 20

Резонатор лазера образован зеркалами с коэффициентами отражения 1,0 и 0,98. Пренебрегая вредными потерями излучения определите, каким усилением должна обладать активная среда лазера для преодоления порога генерации при постоянной накачке?

А. 0,01. Б. 0,02. В. 0,03. Г. 0,04.

 

Вариант 4. 21

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.

 

Вариант 4. 22

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.

 

Вариант 4. 23

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

 

Вариант 4. 24

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.

 

Вариант 4. 25

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.

 

Вариант 4. 26

Световая мощность диодной накачки волоконного лазера, 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.

 

Вариант 4. 27

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.

 

Вариант 4. 28

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.

 

Раздел 5. Динамика лазеров

Вариант 5. 1

Чему равна ширина огибающей спектрального контура излучения титан-сапфирового лазера, генерирующего импульсы, длительностью 5 фемтосекунд? Форму огибающей импульсов считать гауссовой. Все величины измерены по уровню ½ от максимального значения.

А. 7 ·10¹³ Гц. Б. 9·10¹³ Гц. В. 10¹⁴ Гц. Г. 2·10¹⁴ Гц.

Вариант 5. 2

Какие потери в резонатор лазера с пассивной модуляцией добротности и с активной средой длиной 8 см вносит просветляющийся затвор, если пропускание затвора на частоте лазерного перехода равно 0,8?

А. 0,14 см^-1. Б. 0,28 см^-1. В. 0,8 см^-1. Г. 1,2 см^-1.

 

Вариант 5. 3

Спектральный диапазон коэффициента усиления титан-сапфирового лазера находится в пределах 0,66 … 1,18 мкм. Чему равна минимально возможная длительность ультракоротких импульсов, генерируемых таким лазером. Форму огибающих спектрального контура и импульсов считать гауссовой.

А. 0,8 fs. Б. 2,2 fs. В. 5 fs. Г. 8 fs.

 

Вариант 5. 4

В каком временном диапазоне находятся длительность релаксационных колебаний интенсивности (пичков генерации) лазеров на твердом теле с импульсной накачкой?

А. 0,1 … 1 нс. Б. 10 … 100 нс. В. 0,1 … 1 мкс. Г. 0,1 … 1 мс.

 

Вариант 5

Чему равна характерная длительность моноимпульсов, излучаемых лазерами на твердом теле, работающих в режиме модуляции добротности резонатора.

А. 0,1 … 1 нс. Б. 10 … 100 нс. В. 0,1 … 1 мкс. Г. 0,1 … 1 мс.

 

Вариант 5. 7

Чему равна характерная мощность лазеров на твердом теле, работающих в моноимпульсном режиме и используемых для светолокации?

А. 1… 10 МВт. Б. 10 … 100 МВт. В. 1… 10 ГВт. Г. 10 … 100 ГВт.

 

Вариант 5. 8

Какова должна быть оптимальная длительность фронтов τ электрических импульсов, включающих электрооптический затвор лазера, для эффективной модуляцией добротности резонатора?

А. τ = 1 … 10 нс. Б. τ = 10 … 20 нс. В. τ = 100 … 200 нс Г. τ = 1 … 2 мкс.

 

Вариант 5. 9

Диаметр световедущей сердцевины волоконного лазера с диодной накачкой равен 10 мкм. Плотность мощности, при которой происходит оптический пробой поверхности стекла, равна 1 ГВт/см². Чему в этом случае равна предельная мощность непрерывной одночастотной генерации лазера, ограниченная оптической прочностью выходного торца волоконного лазера?

А. 7,8 Вт. Б. 78 Вт. В. 780 Вт. Г. 7800 Вт.

 

Вариант 5. 10

Диаметр световедущей сердцевины волоконного лазера с диодной накачкой равен 10 мкм. Плотность мощности, при которой происходит оптический пробой поверхности стекла равна 1 ГВт/см². Чему равна предельная мощность непрерывной генерации лазера, ограниченная оптической прочностью выходного торца волоконного лазера, если спектр излучения лазера содержит 10 дискретных частот, называемых «продольными модами резонатора»?

А. 7,8 Вт. Б. 78 Вт В. 780 Вт. Г. 7800 Вт.

 

Вариант 5. 11

Диаметр световедущей сердцевины волоконного лазера с диодной накачкой равен 30 мкм. Плотность мощности, при которой происходит оптический пробой поверхности стекла равна 1 ГВт/см². Чему в этом случае равна предельная мощность непрерывной одночастотной генерации лазера, ограниченная оптической прочностью выходного торца волоконного лазера?

А. 7 Вт. Б. 70 Вт. В. 700 Вт. Г. 7000 Вт.

 

Вариант 5. 12

Диаметр световедущей сердцевины волоконного лазера с диодной накачкой равен 30 мкм. Плотность мощности, при которой происходит оптический пробой поверхности стекла равна 1 ГВт/см². Чему в этом случае равна предельная мощность непрерывной генерации лазера, ограниченная оптической прочностью выходного торца волоконного лазера, если спектр излучения лазера содержит 10 дискретных частот, называемых «продольными модами резонатора»?

А. 7 Вт. Б. 70 Вт. В. 700 Вт. Г. 7000 Вт.

 

Вариант 5. 13

Лазер работает в моноимпульсном режиме. Энергия, накопленная в активном стержне лазера длиной 8 см за время импульса накачки, составляет 5 Дж. Коэффициент вредных потерь резонатора равен 0,01 см. Резонатор лазера образован зеркалами с коэффициентами отражения 1,0 и 0,5. Оцените энергию моноимпульса, излучаемого лазером.

А. 4,1 Дж. Б. 4,3 Дж. В. 4,5 Дж. Г. 4,6 Дж.

 

Вариант 5. 14

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.

 

Вариант 5. 15

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).

 

Вариант 5. 16

Чему равна ширина спектрального контура отдельной дискретной частоты («продольной моды резонатора») в спектре излучения идеального лазера, работающего в непрерывном режиме «синхронизации мод» и генерирующего периодическую последовательность одинаковых импульсов 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.

 

Вариант 5. 17

Сечение поглощения ионов Cr⁺³ в кристалле рубина равно 2,3·10^-20 см². Коэффициент усиления рубина, работающего в режиме модуляции добротности резонатора, достигает 0,4 см^-1. Оцените максимально возможную энергию моноимпульсной генерации лазера на кристалле рубина объемом 2 см³, которую можно получить в этом случае. Вредные потери лазерного резонатора считать малыми.

А. 1 Дж. Б. 3 Дж. В. 5 Дж. Г. 6 Дж.

 

Вариант 5. 18

Длина резонатора гелий-неонового лазера, работающего в спектральном диапазоне 0,63 мкм, равна 70 см. Ширина спектрального контура усиления неона равна 1,5 ГГц. Чему равно максимальное число дискретных частот, в спектре излучения такого лазера?

А. 4. Б. 5. В. 6. Г. 7.

 

Вариант 5. 19

Длина резонатора гелий-неонового лазера, работающего в спектральном диапазоне 0,63 мкм равна 30 см. Ширина спектрального контура усиления неона равна 1,5 ГГц. Чему равно максимальное число дискретных частот, в спектре излучения такого лазера?

А. 1. Б. 2. В. 3. Г. 4

 

Вариант 5. 20

Длина резонатора гелий-неонового лазера, работающего в спектральном диапазоне 0,63 мкм равна 200 см. Ширина спектрального контура усиления неона равна 1,5 ГГц. Чему равно максимальное число дискретных частот, в спектре излучения такого лазера?

А. 8. Б. 10. В. 18. Г. 20.

 

Вариант 5. 21

Чему равен коэффициент пропорциональности k в соотношении неопределенностей между шириной спектра Δν и длительностью Δt когерентного лазерного импульса гауссовой формы ?

А. k = 1… Б. k = 0,5…   В. k = 0,44… Г. k = 0,3…