2025年大学本科二年级（光电子技术科学）激光技术应用测试题及答案.doc

2025年大学本科二年级（光电子技术科学）激光技术应用测试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
答题要求：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 激光产生的必要条件是（ ）
A. 粒子数反转分布
B. 增益介质
C. 光学谐振腔
D. 以上都是
2. 以下哪种激光器属于气体激光器（ ）
A. 红宝石激光器
B. 二氧化碳激光器
C. 半导体激光器
D. 染料激光器
3. 激光的特性不包括（ ）
A. 高方向性
B. 高单色性
C. 高能量
D. 高相干性
4. 光学谐振腔的作用不包括（ ）
A. 提高激光的方向性
B. 提高激光的单色性
C. 增强激光的功率
D. 产生粒子数反转分布
5. 激光在医学领域的应用不包括（ ）
A. 激光手术
B. 激光诊断
C. 激光理疗
D. 激光通信
6. 以下哪种材料可作为激光增益介质（ ）
A. 玻璃
B. 金属
C. 塑料
D. 陶瓷
7. 激光的产生过程中，受激辐射的特点是（ ）
A. 辐射光的频率、相位、偏振态和传播方向与入射光相同
B. 辐射光的频率与入射光不同
C. 辐射光的相位与入射光不同
D. 辐射光的传播方向与入射光不同
8. 半导体激光器的优点不包括（ ）
A. 体积小
B. 效率高
C. 波长范围宽
D. 输出功率大
9. 激光在工业领域的应用不包括（ ）
A. 激光切割
B. 激光焊接
C. 激光雕刻
D. 激光照明
10. 以下哪种方法可用于实现粒子数反转分布（ ）
A. 光泵浦
B. 电注入
C. 化学反应
D. 以上都是

第II卷（非选择题 共70分）
11. （10分）简述激光产生的基本原理。
12. （15分）比较气体激光器、固体激光器和半导体激光器的特点。
13. （15分）阐述激光在通信领域的应用及优势。
14. （15分）阅读材料：在光电子技术科学中，激光技术的应用越来越广泛。在某科研项目中，研究人员利用激光对微小物体进行精确加工。已知激光的光斑直径为d，功率为P，聚焦后的能量密度为I。请分析激光能量密度I与光斑直径d和功率P的关系，并说明如何提高激光对微小物体的加工精度。
15. （15分）阅读材料：随着激光技术的发展，其在军事领域的应用也日益重要。例如，激光武器具有快速、精确、无污染等优点。在一次军事演习中，使用了一种新型激光武器。请讨论激光武器在现代战争中的作用及面临的挑战。

答案：
1. D
2. B
3. C
4. D
5. D
6. A
7. A
8. D
9. D
10. D
11. 激光产生的基本原理是基于受激辐射。首先要有增益介质，通过光泵浦、电注入等方式使增益介质中的粒子实现粒子数反转分布。然后在光学谐振腔内，受激辐射产生的光子在腔内来回反射传播，不断诱发受激辐射，使光得到放大，最终输出具有高方向性、高单色性、高相干性和高能量的激光束。
12. 气体激光器：输出功率范围较大，单色性好，结构简单，但效率相对较低。固体激光器：输出功率较高，能量集中，可获得高脉冲能量，但热效应明显。半导体激光器：体积小、效率高、易于集成，波长范围较宽，可直接调制，但输出功率一般相对较小。
13. 激光在通信领域可用于光纤通信。优势在于：传输容量大，能满足高速数据传输需求；抗干扰能力强，信号衰减小，可实现长距离稳定通信；保密性好，难以被窃听。通过激光的高频率和相干性，可携带大量信息在光纤中快速准确传输。
14. 激光能量密度I与功率P成正比，与光斑直径d的平方成反比，即I = P/(π(d/2)^2) 。要提高加工精度，可减小光斑直径d，这样能量更集中；同时适当提高功率P，但要注意控制热影响区域。还可通过优化聚焦系统等方式，使激光能量更精准地作用于微小物体。
15. 激光武器在现代战争中的作用：可快速精确打击目标，如击落来袭导弹、摧毁敌方无人机等；具有较强的威慑力，使敌方不敢轻易发动攻击。面临的挑战：大气对激光能量有衰减作用，影响射程和精度；激光武器系统体积较大，机动性受限；需要强大的能源供应，且设备成本高昂。