Электронные приборы СВЧ и квантовые приборы
для специальности 200700
Шангина Л.И.
Томск-2001

Не-Ne лазер.

№ 40
Как определить какой тип колебаний представлен на рисунке?

• числом изменений направления поля вдоль оси Х и Y .

№ 41
Какой вид будет иметь зависимость P_вых=F(I_н), где I_н - ток накачки)?

№ 42
От чего зависит поляризация He-Ne лазера?
• От выходных окон, помещенных под углом Брюстера.

№ 43
Каким образом создается обратная связь в He- Ne лазере?
• за счет резонатора.

№ 44
В чем состоит юстировка зеркал и зачем она нужна?
• выставить зеркала ортогонально оптической оси для увеличения добротности.

№ 45
Какие типы колебаний существуют в открытом резонаторе?
• TEMmnp (TEM).

№ 46
Как экспериментально определить поляризацию излучения He-Ne лазера?
• с помощью поляроида.

№ 47
Как экспериментально изменить типы колебаний?
• внутрирезонаторной модуляцией с помощью диафрагмы;
• юстировкой зеркал.

№ 48
Как определить рассходимость излучения экспериментально?
• отношением разности диаметров пучка на экране и выходе из резонатора к двойной длине до экрана;
• отношением диаметра кружка на экране к двойному фокусному расстоянию линзы.

№ 49
Каким образом экспериментально можно измерить #mathlamda излучения He-Ne лазера?
• с помощью дифракционной решетки.

№ 50
Каким образом экспериментально можно выделить только основную моду резонатора?
• c помощью юстировки зеркал резонатора;
• с помощью внутрирезонаторной модуляции диафрагмой.

№ 51
Каким образом создается инверсия населенностей в He-Ne лазера?
• неупругие соударения второго рода.

№ 52
В чем состоит условие возбуждения He-Ne лазера?
• в превышении усиливаемого поля над потерями.

№ 53
Из каких основных элементов состоит He-Ne лазер?
• трубка, гаховая смесь, резонатор, блок питания.

№ 54
От чего зависит угловая расcходимость излучения?
• от длины резонатора;
• от однородности среды.

№ 55
Что собой представляет колебательная система в лазере, ее назначение?
• открытый резонатор стоячей и бегущей волны.

Пространственная и временная когерентности.

№ 56
Что характеризует временная когерентность лазера?
• Корреляцию между значениями поля в одной точке пространства в моменты времени, отличающиеся на некоторую величину i;
• Характеризуют временем когерентности i, в течение которого фаза электромагнитных колебаний не испытывает случайных скачков.

№ 57
Что такое мода оптического резонатора?
• Нормальные типы колебаний оптического резонатора, обозначающиеся как TEMmnq.

№ 58
Чем определяется мода оптического резонатора?
• Шириной линии люминесценции и числом продольных мод.

№ 59
Что характеризует пространственная когерентность?
• Пространственная когерентность характеризует корреляцию между значениями поля в двух точках пространства в один и тот же момент времени t.

№ 60
Что такое видность интерференционной картины?
• Мера контрастности интерференционной картины.

№ 61
Какие свойства лазерного излучения определяет степень пространственной когерентности?
• Модовый состав лазерного излучения;
• Расходимость лазерного излучения.

№ 62
Как определяется видность?
• V=(I_max-I_min) / (I_max+I_min).

№ 63
Какой источник света обладает максимальной когерентностью?
• Монохроматический источник излучения.

№ 64
С какой целью при определении степени пространственной когерентности методом Юнга применяют сферическую и цилиндрическую линзы?
• Получить распределение поля в дальней зоне.

№ 65
От чего зависит видность интерференционной картины?
• От разности хода (r1-r2 ) от итерферометра до точки наблюдения.

№ 66
Что такое интерференция?
• Наложение когерентных волн, линейно поляризованных в одной плоскости.

№ 67
Как будет вести себя степень пространственной когерентности при смещении интерферометра Юнга по сечению пучка (x) в плоском параллельном резонаторе с одномодовым режимом генерации?

№ 68
Как изменится степень пространственной когерентности,если расстояние между щелями (x) в интерферометре Юнга увеличить?

№ 69
Как экспериментально определить степень пространственной когерентности?
• С помощью интерферометра Юнга.

№ 70
Что собой представляет интерферометр Юнга?
• Это непрозрачный экран с двумя отверстиями.

№ 71
После интерферометра Юнга получается следующая картина:

№ 72
Когерентность максимальная, если лазер генерирует на модах:
• T₀₀;
• T₁₀.

№ 73
Что определяет радиус пространственной когерентности?
• Расстояние между двумя коррелирующими точками.

№ 74
Чем отличается пространственная когерентность от временной?
• Первая не зависит от времени а только от пространства.

№ 75
Что такое дифракция?
• Явление огибания светом малых препятствий.

№ 76
От чего зависит контрастность интерференционной картины?
• От стабильности распределения фазы излучения в плоскости поперечного сечения светового пучка.

№ 77
Интерферометр Юнга. Случай наибольшей когерентности.

Pisika-лазер.

№ 78
Как распределены частицы по энергетическим уровням, расстояние между которыми соответствует оптическому диапaзону:
• Почти все частицы находятся на основном уровне.

№ 79
Что можно определить по зависимости мощности поглощения от частоты?
• Время поперечной релаксации.

№ 80
Сколько случаев, при которых на переходе 1-2 достигается насыщение.
1. Мощность поглощения линейно зависит от падающей мощности в области малых полей;
2. Мощность поглощения квадратично зависит от падающей мощности в области больших амплитуд полей;
3. Мощность поглощения является функцией частоты в области малых полей;
4. Мощность поглощения не зависит от частоты в области больших амплитуд полей;
5. Мощность поглощения зависит от времени продольной релаксации в области больших амплитуд полей.
• 3.

№ 81
Система накачки твердотельных лазеров состоит из:
• Рубина, осветителя, зеркал, лампы накачки.

№ 82
Сколько причин влияют на минимальную величину поля накачки в 3-х уровневой системе.
1. Зависит от расположения энергетических уровней;
2. Не зависит от расположения энергетических уровней;
3. Зависит от вероятностей тепловых переходов;
4. Зависит от вероятностей спонтанных переходов;
5. Зависит от вероятностей индуцированных переходов.
• три.

№ 83
В 2-х уровневой системе между населенностями уровней имеют место следующие соотношения. В скольких из указанных соотношений возможно усиление поля (Случай молекулярного генератора).
1. N₁>N₂ N2-------------------E2
2. N₂>N₁ N1-------------------E1
3. N₁=N₂
4. N₁,N₂=0
Где N₁,N₂ - средняя населенность уровня. E₁,E₂ - Энергия, соответствующая данному уровню.
• в двух.

№ 84
Какова связь между вероятностью индуцированных и спонтанных переходов и внешним высокочастотным полем? Сколько из указанных предположений верны?
1. Вероятность индуцированных переходов пропорциональна амплитуде в.ч. поля.
2. Вероятность спонтанных переходов пропорциональна амплитуде в.ч. поля.
3. Вероятность спонтанных переходов не зависит от амплитуды в.ч. поля.
4. Вероятность индуцированных переходов не зависит от амплитуды в.ч. поля.
5. Вероятность индуцированных переходов пропорциональна квадрату амплитуде в.ч. поля.
• три.

№ 85
Термостатированный ансамбль молекул, каждая из которых обладает только 2 уровнями Е1 и Е2, выведен из состояния равновесия так, что в начальный момент времени оказалось: N₁=1; N₂=0; t=0. Частота перехода между уровнями столь мала, что спонтанными переходами можно пренебречь и для вероятностей тепловых переходов Г₁₂ и Г₂₁ принять равным друг другу. Определить соотношения между индуцированными и тепловыми переходами.
• W=Г.

№ 86
Эффект насыщения выражен наиболее сильно:
• w>>1/t1.

№ 87
Какая формула дает решение задачи о взаимодействии поля с двух уровневой системой?
•

№ 88
Какая зависимость N1,N2 от амплитуды поля соответствует эффекту насыщения?

№ 89
В трех уровневой системе определить, в каком из соотношений между населенностями уровней возможно усиление поля?

• N₃>N₂.

№ 90
Зависимость P_погл от амплитуды поля:

№ 91
Сколько верных утверждений? Индуцированное излучение -
1. совпадает по частоте и фазе с вынуждающим.
2. совпадает с вынуждающим по направлению распространения.
3. совпадает с вынуждающим по амплитуде.
4. совпадает с вынуждающим по поляризации.
5. всегда имеет круговую поляризацию.
• три.

№ 92
Сколько предложений верны? Эффект насыщения:
1. Сопровождается расширением кривой зависимости мощности поглощения от частоты.
2. Возникает, когда вероятности индуцированных и тепловых переходов становятся соизмеримыми.
3. Проявляется в замедлении скорости мощности поглощения.
4. Зависит от времени релаксации #math#l(Т,1) и #mathtau.
5. Не зависит от числа частиц в системе.
• два.

№ 93
Наиболее благоприятные условия получения населенностей на переходе 3-2. Г_rк - вероятности тепловых переходов между соответствующими уровнями.

№ 94
На переходе 1-2 достигается насыщение при:
• W₃₂<<Г₃₂, где W_ik - вероятности вынужденных переходов. Г_ik - вероятности тепловых переходов между соответствующими уровнями.

№ 95
Сколько из нарисованных схем распределения частиц по уровням являются верными?

• 1.

№ 96
Усиление поля. Система работает по 3-х уровневой системе накачки.

• N₃>N₂.

№ 97
Как зависит Р_изл от частоты?

№ 98
Энергетически выгодная систем накачки:

№ 99
Чему равны потери на зеркалах α₃ в лазерных системах? (r₁,r₂) - коэффициенты отражения от зеркал, L - длина резонатора
•

№ 100
Как записывается P_пред?

Rubin.

№ 101
Схема накачки в работе рубинового лазера. Где W_H - частота накачки лазера, W_Г - частота генерации лазера.

№ 102
Каким образом осуществляется юстировка резонатора рубинового лазера?
• С помощью газового лазера юстировочными винтами добиваются совмещения отражения от каждого элемента лазерной установки с излучением, выходящим из газового лазера. (совмещения с центральным отверстием в экране).

№ 103
Работа схемы питания и поджига импульсных ламп накачки.
• Заряжаются электроды лампы поджига от конденсатора емкостью в несколько тысяч микрофарад до 1-5 кВ. Затем подается высоковольный разряд в несколько десятков киловольт.

№ 104
Что собой представляет система накачки, используемая в лабораторном рубиновом лазере? Сколько ответов правильны?
1. Эллиптический отражатель с серебряным покрытием, лампа накачки с блоком питания.
2. Цилиндрический медный отражатель, лампа накачки с блоком питания.
3. Отражатель в виде эллипсоида вращения, лампа накачки с блоком питания.
4. Эллиптический медный отражатель, лампа накачки с блоком питания.
5. Кварцевый цилиндрический отражатель с серебряным покрытием, лампа накачки с блоком питания
• 1;
• 5.

№ 105
Чем определяется поляризация излучения рубинового лазера?
• Кристалл рубина анизотропен.

№ 106
На какие выходные характеристики и как влияет продольная и поперечная релаксации в рубиновом ОКГ?
• продольная - на пространственую, поперечная - на временную когерентность.

№ 107
Как образуется спектр генерации в твердотельном ОКГ?
• В виде сложения резонаторных типов и линии усиления;
• Спектр однородноуширенной линии.

№ 108
Как повысить эффективность осветительной системы накачки в рубиновом ОКГ? Сколько ответов правильных?
- тесно паковать рубиновый элемент и лампу накачки,
- поместить вокруг лампы накачки фильтр,
- накачку осуществлять лазерным излучением,
- осветительную систему обязательно полировать,
- точно рассчитывать фокальные точки эллисолида,
- лампу накачки обертывать вокруг рубинового элемента.
• 3.

№ 109
Какая из систем накачки эффективно применяется в рубиновом лазере?
• оптическая.

№ 110
Пороговая мощность накачки в рубиновом ОКГ (ω₃₁ - круговая частота поглощения на переходе 3→1; l - длина резонатора; S - поперечное сечение активного элемента, см²; N₀ - число активных частиц, η - квантовая эффективность накачки; τ - время жизни на метостабильном уровне).
•

№ 111
Смысл порогового напряжения -
• определяет величину добротности лазера.

№ 112
Параметры характерные для открытого резонатора и как ими можно управлять?
• добротность как функция длины резонатора, коэффициента отражения;
• добротность как функция юстировки зеркал, потерь рубина и резонатора.

№ 113
Выходные характеристики рубинового лазера? (Сколько параметров правильно отображают параметры ОКГ).
- Круговая поляризация,
- низкий порог напряжения,
- большие мощности.
- Линейная поляризация,
- малый КПД,
- большие плотности токов,
- малый срок работы,
- выдерживает большое число импульсов,
- большие коэффициенты рассеяния,
- узкий спектр генерации,
- маленькая мощность,
- большой КПД,
- большая расходимость.
• 5.

№ 114
Грубая настройка рубинового лазера осуществляется:
• с помощью газового лазера;
• с помощью коллиматора.

№ 115
Индуктивности в схеме питания и поджига импульсных ламп накачки:
• изменяют длительность светового сигнала;
• делают более прямоугольным импульс накачки.

№ 116
Условие самовозбуждения лазерных систем: (q - число продольных мод, x_a - коэффициент усиления активного вещества, α_a - потери, L - длина резонатора).

№ 117
Какой материал наиболее широко используется при изготовлении полупроводникового лазера?
• GaAs.

№ 118
Что такое двойная гетероструктура?
• Структура, где активная область зажата между двумя гетерограницами.

№ 119
Ширина запрещенной зоны в полупроводниках:
• ΔE = hν.

№ 120
Преимущество полупроводниковых лазеров с двойной гетероструктурой:
• Имеют большую яркость свечения.
• Мощность в таких лазерах выше, чем в лазерах с односторонней гетероструктурой.
• Имеют высокую направленность.
• Можно достигать максимальной эффективности ввода в волокно.

№ 121
Добротность резонаторов в оптических квантовых генераторах. (L - длина генератора, ν - частота, α - общие потери, r₁ r₂ - коэффициенты отрадения зеркал).
•

№ 122
Частота перехода в квантовых парамагнитных усилителях. (g - фактор спектроскопического расщепления, h - постоянная Планка, M_б - магнетон Бора, H₀ - магнитное поле).
• ν =(gМ_бH₀) / h.

№ 123
Расстояние между двумя соседними продольными модами резонатора Фабри-Перо, если длина его L: (n - показатель преломления, с - скорость света).
• Δν =c / 2Ln.

№ 124
Сколько мод (q) будет возбуждаться в резонаторе с длиной волны λ и полосе генерации Δλ?
• q = ν_q / Δ ν_q.

№ 125
Частота генерации ν_л в квантовом генераторе на молекулах аммиака NH₃ (E_s> - симметричное состояние, E_а - антисимметричное состояние энергетических уровней):
• ν_л = (E_s-E_a) / h.

№ 126
Конструкции полупроводниковых диодов, применяющиеся в диапазоне СВЧ:
• Диоды с p-n переходом.
• Диоды с p-i-n-p переходом (диод Рида).
• ЛПД - диоды (лавинно-пролетные диоды).
• MДП - диоды (металл-диэлектрик-полупроводрик).
• МОП - диоды (металл-оксид-полупроводник).
• ДНЗ - диоды (диоды с накоплением заряда).
• Диоды Ганна.

№ 127
Исходя из каких свойств отбирают полупроводниковые материалы для СВЧ-диапазона? Сколько ответов верных?
1) Нелинейное сопротивление.
2) Нелинейная емкость.
3) Линейная В-А характеристика.
4) В-А характеристика имеет N-образный характер.
5) В-А характеристика имеет квадратичный характер.
6) Дифференциальное сопротивление (проводимость).
• 4.

№ 128
За счет чего образуется усиление в ЛПД-диодах?
• Механизм работы в ЛПД основан на эффекте динамического отрицательного сопротивления, возникающего при лавинном пробое диода.

№ 129
Как определяется критическая частота в диодах Ганна (n - показатель преломления, L - длина образца)?
• f_кр=100/L.

№ 130
Какой элемент обязателен для полупроводниковых генераторов и усилителей СВЧ-диапазона?
• Колебательная система.