2025年大学专科（光电子技术）激光设备调试综合测试题及答案.doc

2025年大学专科（光电子技术）激光设备调试综合测试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
（总共10题，每题3分，每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1. 光电子技术中，激光产生的核心原理是基于（ ）
A. 受激吸收 B. 自发辐射 C. 受激辐射 D. 热辐射
2. 激光的特性不包括以下哪一项（ ）
A. 高方向性 B. 高单色性 C. 高能量密度 D. 低频率稳定性
3. 对于激光设备中的光学谐振腔，其主要作用是（ ）
A. 增加激光功率 B. 提高激光频率 C. 实现光的反馈放大 D. 改变激光波长
4. 以下哪种材料常用于制作激光增益介质（ ）
A. 金属 B. 半导体 C. 陶瓷 D. 玻璃
5. 在光电子技术中，激光调制的目的是（ ）
A. 改变激光颜色 B. 控制激光传播方向 C. 改变激光的某些参数 D. 增强激光能量

6. 激光设备调试时，需要检测激光的功率，常用的功率计原理是基于（ ）
A. 光电效应 B. 热电效应 C. 光热效应 D. 声光效应
7. 激光的相干性主要取决于（ ）
A. 激光介质 B. 光学谐振腔 C. 泵浦源强度 D. 环境温度
8. 对于激光设备中的光束质量因子M²，其值越接近（ ）表示光束质量越好。
A. 0 B. 1 C. 2 D. 3
9. 光电子技术中，激光通信利用了激光的（ ）特性。
A. 高方向性 B. 高单色性 C. 高能量密度 D. 高频率稳定性
10. 激光设备调试过程中，要保证激光的稳定性，需考虑的因素不包括（ ）
A. 电源稳定性 B. 环境振动 C. 空气湿度 D. 光学元件清洁度

第II卷（非选择题 共70分）
二、填空题（总共5题，每题4分，把答案填在题中的横线上）
1. 激光产生的三要素是______、______和______。
2. 常见的激光调制方式有______调制、______调制和______调制。
3. 激光设备中的光学聚焦系统主要由______和______组成。
4. 激光的波长范围很广，其中可见光激光的波长范围大致在______nm到______nm之间。
5. 光电子技术中，用于检测激光光斑形状的仪器是______。

三、简答题（总共3题，每题10分，简要回答问题）
1. 简述激光产生的基本过程。
2. 说明激光设备调试中如何检测激光的波长准确性。
3. 光电子技术中，激光加工有哪些优点？

四、材料分析题（总共2题，每题15分，阅读材料，回答问题）
材料：在激光设备调试中，遇到了激光功率不稳定的情况。经过检查，发现激光增益介质的温度有所波动。已知激光增益介质的温度变化会影响激光的输出功率，一般来说，温度升高，激光功率会下降；温度降低，激光功率会上升。
1. 请分析激光增益介质温度波动对激光功率产生影响的原理。
2. 针对这种情况，提出至少两种解决激光功率不稳定的措施。

材料：在对一台激光切割设备进行调试时，发现切割精度不够。经过仔细观察和分析，发现激光光斑的大小不均匀。激光光斑大小不均匀会导致切割边缘不整齐，影响切割精度。
1. 阐述激光光斑大小不均匀对切割精度产生影响的具体表现。
2. 说明如何调整激光设备以改善激光光斑大小不均匀的问题。

五、综合应用题（1题，20分，结合所学知识，解决实际问题）
某激光设备用于材料表面处理，要求激光能量密度达到一定值才能有效处理材料。已知激光功率为P，光斑面积为S，激光作用时间为t。
1. 请写出激光能量密度的计算公式。
2. 若激光功率P = 10W，光斑面积S = 5mm²，激光作用时间t = 2s，计算此时的激光能量密度。
3. 为了达到更好的材料表面处理效果，需要将激光能量密度提高到原来的2倍。在光斑面积不变的情况下，应如何调整激光功率和作用时间？请说明理由。

答案：
一、选择题
1. C 2. D 3. C 4. B 5. C 6. A 7. B 8. B 9. A 10. C
二、填空题
1. 激光工作物质、泵浦源、光学谐振腔
2. 幅度、频率、相位
3. 物镜、聚焦镜
4. 380、780
5. 光斑分析仪
三、简答题
1. 首先，泵浦源向激光工作物质输入能量，使工作物质中的粒子实现能级跃迁，形成粒子数反转分布。然后，处于高能级的粒子在光学谐振腔的作用下，产生受激辐射，输出激光。
2. 可使用波长计直接测量激光的波长。也可以通过与已知标准波长的激光进行对比，利用干涉等原理来判断波长准确性。
3. 激光加工具有加工精度高、热影响区小、加工速度快、可加工多种材料等优点。
四、材料分析题
1. 激光增益介质温度变化会影响介质中粒子的能级分布和跃迁几率，从而改变受激辐射的效率，最终导致激光功率不稳定。
2. 措施一：安装温度控制系统，保持增益介质温度恒定。措施二：选择热稳定性好的激光增益介质。
1. 激光光斑大小不均匀会使切割时不同部位能量分布不同，导致切割边缘参差不齐，尺寸精度难以保证。
2. 可调整激光光学聚焦系统，优化光路，使光斑均匀。也可检查激光发生器，确保输出光束质量均匀。
五、综合应用题
1. 激光能量密度 = P / S
2. 先将5mm²换算为5×10⁻⁶m²，能量密度 = 10W / (5×10⁻⁶m²) = 2×10⁶J/m²
3. 原能量密度为2×10⁶J/m²，要提高到4×10⁶J/m²。在光斑面积不变时，根据公式能量密度 = P / S，功率应提高到20W。作用时间可不变，因为功率提高一倍就能使能量密度提高到原来的2倍。