激光原理与技术习题解答ppt课件

1、 1.2 （1一质地均匀的材料对光的吸收为一质地均匀的材料对光的吸收为0.01 mm-1，光通过长，光通过长10cm的材料后，出射光强为入的材料后，出射光强为入射光强的百分之几？（射光强的百分之几？（2一光束通过长度为一光束通过长度为1m的均匀激活的工作物质，如果出射光强是入射光的均匀激活的工作物质，如果出射光强是入射光强的两倍，试求该物质的增益系数？强的两倍，试求该物质的增益系数？解：（解：（1）0zII e0.01 10010/36.8%zI Ieee（2）0GzII e101lnln20.69IGmLI 1.4 设一光子的波长为设一光子的波长为= 510-1m，单色，单色性性 / = 1

2、0-7 ，试求光子位置的不确定量，试求光子位置的不确定量x 。若光子的波长变为若光子的波长变为510-4m （X射线）射线） ，和，和510-8m （ 射线）射线） ，则相应的，则相应的x又是多少？又是多少？解：解：0PP /Ph2/PPh x Ph 2/xhP 15 10m 26/55 10 xmm 45 10m 335 105 10 xmm 85 10m 75 100.5xmm 1.7 如果工作物质的某一跃迁波长为如果工作物质的某一跃迁波长为100nm的的远紫外光，自发跃迁几率远紫外光，自发跃迁几率A10等于等于106S-1 ，试问：，试问：（1该跃迁的受激辐射爱因斯坦系数该跃迁的受激辐射

3、爱因斯坦系数B10是多少？是多少？（2为使受激跃迁几率比自发跃迁几率大三倍，为使受激跃迁几率比自发跃迁几率大三倍，腔内的单色能量密度腔内的单色能量密度 应为多少？应为多少？解：（解：（1）3103108AhBc 367331632110101033410106 108886.63 10A cABm SJhh （2）1131010101046.67 10WAJSmBB 1.10 （1一光束入射到长为一光束入射到长为10cm，增益系数，增益系数为为0.5 cm-1的工作物质中，求出射光强对入射光强的工作物质中，求出射光强对入射光强的比值；（的比值；（2一初始光强为一初始光强为 I0 波长为波长为的

4、光束入的光束入射到长为射到长为l 的工作物质中，如果它的增益系数的工作物质中，如果它的增益系数为为 ，式中，式中A和和k为常数。试求为常数。试求从工作物质出射的光强从工作物质出射的光强 I 的表达式的表达式 。2cos (0)GAkzzl解：（解：（1）0GzII e50/GzI Iee（2）20000000exp( )expcos(1 cos2)exp21exp(sin2 )24lllIIG z dzIAkzdzAkzIdzAIAlklk 2.6 证明：当证明：当 ， 时，该腔是非稳定；时，该腔是非稳定；仅仅 当当 时，该腔是临界腔时，该腔是临界腔112RL222RL12RRR3R2R1L1

5、L2证明：根据光线传播的轨迹，总的坐标变换为：证明：根据光线传播的轨迹，总的坐标变换为：121112101011101221101010101xxLLLRR L121112101011101221101010101xxLLLRR 1111xxxABMCD 解得：解得：2121211121212122222221(1)(1)LARLLLLLLLDRRRRRRR 1212121211112()1()(1)2LLLLLADLRRRRR 1212121211112()1()(1)2LLLLLADLRRRRR 当当 ， 时，时，112RL222RL1212121212112111()1()(1)2222

6、21()12LLLLLADLLLLLLLLLL 该腔是非稳定该腔是非稳定腔腔1）12RR当当 时，时，2）该腔是临界腔该腔是临界腔111()1(1) 112LLADLL 2.13 激光入射到激光入射到F-P腔中，其输出由光电二极腔中，其输出由光电二极管接收，这时输出电压正比于激光功率，得到如管接收，这时输出电压正比于激光功率，得到如图的电压波形，试求：图的电压波形，试求：1波长；波长；2腔长；腔长；3光光子的寿命子的寿命R ； 4若腔内充满增益系数为若腔内充满增益系数为G的介的介质，为得到振荡，质，为得到振荡，G应为多少？应为多少？125MHZ2.5MHZ51014 HZ解：解：1）8143

7、100.65 10Cm3）12RR86116.37 10222.5 10RRs 4）RLC6.3%RLC6.3%G112.52qqqCMHZL1.22qCLm2）1 2.20 考虑一台氩离子激光器，其对称稳定球考虑一台氩离子激光器，其对称稳定球面腔的腔长面腔的腔长L=1m，波长，波长= 0.5145m，腔镜的曲，腔镜的曲率半径率半径R=4m，试计算基模光斑尺寸和镜面上的光，试计算基模光斑尺寸和镜面上的光斑尺寸。斑尺寸。解：解：1/42121/4222422()()(2)4.98 10(2)LRRLL RLRLR LmRLL1/42021/42242() (2)(22 )(2)4.65 104L

8、 RLRLRLRLLm 2.28 设对称双凸非稳定腔的腔长设对称双凸非稳定腔的腔长L=1m，腔镜，腔镜的曲率半径的曲率半径R=-5m，试求单程和往返功率损耗率。，试求单程和往返功率损耗率。解：解：12111.2LLggRR 12121222(1)13.472Mg gg gg g 12mmm23.472Mm12211171.2%M 21191.7%M 往返 2.35 考虑一虚共焦非稳定腔，工作波长考虑一虚共焦非稳定腔，工作波长= 1.06m，腔长，腔长L=0.3m，等效菲涅耳数，等效菲涅耳数Neq=0.5，往返损耗率往返损耗率= 0.5，试求单端输出时，镜，试求单端输出时，镜M1和和M2的半径和

9、曲率半径。的半径和曲率半径。解：解：212eqMaNL2110.5M 2M a为输出端半径为输出端半径428.74 101eqN LamM2122RRL 12RMR12.05Rm21.45Rm 复习提纲复习提纲氦氖激光器的能级图；谱线竞争；工作的激发原理；氦氖激光器的能级图；谱线竞争；工作的激发原理；举出几种可调谐激光器；染料激光器的三重态影响以及如举出几种可调谐激光器；染料激光器的三重态影响以及如何克服？何克服？调调Q和锁模技术的基本原理；两种技术在脉宽范围上的差异？和锁模技术的基本原理；两种技术在脉宽范围上的差异？ 均匀增宽与非均匀增宽的区别；用兰姆凹陷法如何实现稳频？均匀增宽与非均匀增宽的区别；用兰姆凹陷法如何实现稳频？选模方法选模方法证明稳定腔证明稳定腔