激光原理和激光技术习题集答案解析.doc

《激光原理和激光技术习题集答案解析.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、激光原理与激光技术习题答案习题一(1)为使氦氖激光器的相干长度达到1m，它的单色性Dl/l应为多大？解：(2)l=5000Å的光子单色性Dl/l=10-7，求此光子的位置不确定量Dx解：(3)CO2激光器的腔长L=100cm，反射镜直径D=1.5cm，两镜的光强反射系数分别为r1=0.985,r2=0.8。求由衍射损耗及输出损耗分别引起的d、tc、Q、Dnc(设n=1)解：衍射损耗:输出损耗:(4)有一个谐振腔，腔长L=1m，两个反射镜中，一个全反，一个半反，半反镜反射系数r=0.99，求在1500MHz的围

2、所包含的纵模个数，及每个纵模的线宽(不考虑其它损耗)解：(5)某固体激光器的腔长为45cm，介质长30cm，折射率n=1.5，设此腔总的单程损耗率0.01p，求此激光器的无源腔本征纵模的模式线宽。解：(6)氦氖激光器相干长度1km，出射光斑的半径为r=0.3mm，求光源线宽及1km处的相干面积与相干体积。解：习题二(1)自然加宽的线型函数为求①线宽②若用矩形线型函数代替（两函数高度相等）再求线宽。解：①线型函数的最大值为令②矩形线型函数的最大值若为则其线宽为(2)发光原子以0.2c的速度沿某光波传播方向运动，

3、并与该光波发生共振，若此光波波长l=0.5mm，求此发光原子的静止中心频率。解：(3)某发光原子静止时发出0.488mm的光，当它以0.2c速度背离观察者运动，则观察者认为它发出的光波长变为多大？解：(4)激光器输出光波长l=10mm，功率为1w，求每秒从激光上能级向下能级跃迁的粒子数。解：(6)红宝石调Q激光器中有可能将几乎全部的Cr+3激发到激光上能级，并产生激光巨脉冲。设红宝石棒直径为1cm，长为7.5cm，Cr+3的浓度为2´109cm-3，脉冲宽度10ns，求输出激光的最大能量和脉冲功率。解：(7)

4、静止氖原子3S2®2P4谱线中心波长0.6328mm，求当它以0.1c速度向观察者运动时，中心波长变为多大？解：(9)红宝石激光器为三能级系统，已知S32=0.5´1071/s,A31=3´1051/s,A21=0.3´1031/s。其余跃迁几率不计。试问当抽运几率W13等于多少时，红宝石晶体将对l=0.6943mm的光是透明的？S32A21W13A31解：透明即n1=n2习题三(1)若光束通过1m长的激光介质以后，光强增大了一倍，求此介质的增益系数。解：(2)计算YAG激光器中的峰值发射截面S32，已知Dn

5、F=2´1011Hz,t3=2.3´10-4s,n=1.8。解：(3)计算红宝石激光器当n=n0时的峰值发射截面，已知l0=0.6943mm,DnF=3.3´1011Hz,t2=4.2ms,n=1.76。解：习题四(1)红宝石激光器腔长L=11.25cm，红宝石棒长l=10cm，折射率n=1.75，荧光线宽DnF=2´105MHz，当激发参数a=1.16时，求：满足阈值条件的纵模个数解：(2)氦氖激光器腔长1m，放电管直径2mm，两镜反射率分别为100%、98%，单程衍射损耗率d=0.04，若Is=0.1W/

6、mm2，Gm=3´10-4/d,求①nq=n0时的单模输出功率②nq=n0+DnD时的单模输出功率解：①②(3)氦氖激光器放电管长l=0.5m，直径d=1.5mm，两镜反射率分别为100%、98%，其它单程损耗率为0.015，荧光线宽DnF=1500MHz。求满足阈值条件的本征模式数。（Gm=3´10-4/d）解：(5)CO2激光器腔长L=1m，，放电管直径d=10mm，两反射镜的反射率分别为0.92、0.8，放电管气压3000Pa。可视为均匀加宽，并假设工作在最佳放电条件下。求①激发参数a②振荡带宽DnT③

7、满足阈值条件的纵模个数④稳定工作时腔光强。（频率为介质中心频率n0）经验公式：DnL=0.049p(MHz)、Gm=1.4´10-2/d（1/mm）、Is=72/d2(w/mm2)。解：①②③④（6）氦氖激光器放电管直径d=0.5mm，长l=10cm，两反射镜反射率分别为100%、98%，不计其它损耗，稳态功率输出0.5mw，求腔光子数。（设腔只有n0一个模式，且腔光束粗细均匀）解：（7）CO2激光器腔长l=1m，放电管直径d=10mm，单程衍射损耗率dd=0.5%，两镜面散射损耗率分别为1.5%，两镜透过率

8、分别为2%、10%，其它损耗不计。当它工作在室温(300K)条件下时，求①激发参数②碰撞线宽及多普勒线宽，并判断它属于哪种加宽类型（设放电管中气压为最佳气压）③计算在最佳放电条件下稳定工作时，腔的光强④若输出有效面积按放电管截面积的0.8计，此激光器的最大输出功率是多大？有关公式：Gm=1.4´10-2/d（1/mm）、Is=72/d2(w/mm2)、p×d=2.67´104Pa×mmDnL=0.0