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[主观题]

一均匀加宽环形激光器工作物质的中心频率小信号增益系数是0．2cm－1，饱和光强为10mW／cm2。谐振腔各

一均匀加宽环形激光器工作物质的中心频率小信号增益系数是0．2cm-1，饱和光强为10mW／cm2。谐振腔各参数如图4．18所示，r1=r3=r4=0．98，T1=T3=T4=0，T2=1一r2，增益介质长度lg=10cm，光隔离器长度ld=2cm，其损耗系数为0．5cm-1，腔内光按逆时针方向传播。若光频率为辐射跃迁中心频率，M2镜透过率可变，假设增益和损耗均不随传输距离变化，并为简单起见，腔内折射率均设为1。 (1)用高Q(低损耗)腔近似的简单分析方法，求归一化输出光强(Iout／Is)和透过率T2的函数关系并画出其曲线； (2)求最佳透过率。

一均匀加宽环形激光器工作物质的中心频率小信号增益系数是0．2cm－1，饱和光强为10mW／cm2。谐

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发布时间：2023-06-25

更多“一均匀加宽环形激光器工作物质的中心频率小信号增益系数是0．2cm－1，饱和光强为10mW／cm2。谐振腔各”相关的问题

第1题

一均匀加宽、高增益环形激光器，其结构如上题图4．10所示，四块反射镜的反射率分别为r1=0．9，r2=0．7，r

3=0．6，r4=0．95；T1=T2=T4=0，T3=0．2。设小信号增益系数为阈值增益系数的3倍，中心频率附近的光波在腔内以逆时针方向传播。如中心频率饱和光强Is=5W／cm2，求输出光强。

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第2题

有一均匀激励连续行波激光放大器，设工作物质具有（1)均匀加宽线型；（2)非均匀加宽线型。中心频率v0

有一均匀激励连续行波激光放大器，设工作物质具有(1)均匀加宽线型；(2)非均匀加宽线型。中心频率v0处的小信号增益系数为gm，工作物质的损耗系数为α，入射光频率为v0，其有效截面积为A，求放大器的最大极限输出功率Pm。

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第3题

图4．5（a)为一连续工作均匀加宽激光器的能级系统，假设能级1和能级2的泵浦速率相同（即R1=R2)，能级1

图4．5(a)为一连续工作均匀加宽激光器的能级系统，假设能级1和能级2的泵浦速率相同(即R1=R2)，能级1寿命τ1≈0，能级2寿命τ2=100ns，能级2至能级1跃迁中心频率处的发射截面σ=1．3×10-17cm2，能级0未抽空。光谐振腔其他参数如图4．5(b)所示。

图4．5（a)为一连续工作均匀加宽激光器的能级系统，假设能级1和能级2的泵浦速率相同（即R1=R2) 试求： (1)能级2至能级1跃迁小信号增益系数为0．05cm-1时所需的单位体积泵浦功率(单位：W／cm3)； (2)从腔的右端可获得的激光输出光强。

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第4题

光泵浦的激光系统如图4．9所示，激光工作物质能级示于图4．9（a)，在热平衡状态下，能级1，能级2上的粒

光泵浦的激光系统如图4．9所示，激光工作物质能级示于图4．9(a)，在热平衡状态下，能级1，能级2上的粒子数可忽略不计。将泵浦光波长调到能级0→能级2跃迁中心频率，从一侧入射到工作物质上，将能级0的粒子抽运到能级2。能级2的粒子数通过自发发射和无辐射跃迁回到能级0，其跃迁几率分别为A20=106s-1，S20=5×106s-1；能级2和能级1之间存在自发发射和受激发射，其自发发射爱因斯坦系数A21为105s-1，能级1的寿命τ1=10-7s。为了简化，假定n2，n1＜＜n0，基态粒子数密度视为常数，n0=1017cm-3。该激光工作物质为均匀加宽介质，能级2→能级0及能级2→能级1跃迁谱线具有洛伦兹线型，其线宽△vH=10GHz，激光器处于稳态工作。其他参数如图4．9(b)中所示。求：

光泵浦的激光系统如图4．9所示，激光工作物质能级示于图4．9（a)，在热平衡状态下，能级1，能级2上 (1)中心泵浦波长的吸收截面σp； (2)能级2→能级1的中心频率发射截面σ21； (3)能级2寿命； (4)泵浦光很弱并忽略受激发射时的n2／n1比值； (5)阈值增益和中心频率阈值反转粒子数密度； (6)写出用σp，Ip，σ21和I表示的能级2和能级1的速率方程，求阈值泵浦光强(其中Ip和I分别为泵浦光强和腔内激光光强)； (7)如果泵浦光强是阈值的10倍，能级2→能级1跃迁以受激发射为主，估算该激光器的输出光强。

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第5题

一氦氖激光器的小信号增益系数g0（)=2.5×10-3cm-1，多普勒线宽△=1.5GHz；谐振腔两端面反射镜的反射率分别为97%

一氦氖激光器的小信号增益系数g⁰( $一氦氖激光器的小信号增益系数g0（)=2.5×10-3cm-1，多普勒线宽△=1.5GHz；谐振腔两$ )=2.5×10^-3cm^-1，多普勒线宽△ $一氦氖激光器的小信号增益系数g0（)=2.5×10-3cm-1，多普勒线宽△=1.5GHz；谐振腔两$ =1.5GHz；谐振腔两端面反射镜的反射率分别为97%和100%，腔内其他损耗忽略不计。激光器工作时，由于温度引起腔长(L)的微小变化会导致纵模频率漂移，若要使激光器总是在一个或两个(不能多于两个)模式运转，求谐振腔长度L的范围(设工作物质长度等于腔长)。

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第6题

一氩离子气体激光器工作在514．5nm绿光波长，假定这一波长的多普勒线宽为3．5GHz，腔长为100cm，工作

物质长度近似等于腔长，腔的单程损耗因子为0．1，中心频率发射截面σ和上能级寿命τ2分别为2．5×10-13cm2和5ns。若激光下能级的寿命远小于上能级寿命，一腔模位于谱线中心频率。计算中心频率模式的阈值反转粒子数密度和阈值泵浦速率，并求泵浦速率必须高于阈值泵浦速率多少倍才能使与该模式相邻的纵模起振？

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第7题

氦氖激光器中Ne20有下列三种跃迁，即3S2一2P4的632．8nm，2S2—2P4的1．1523μm和3S2—3P4的3．39μm的跃

迁。其相应的自发辐射几率分别为6．56×106S-1，6．54×106s-1和2．87×106s-1。在低气压下，多普勒加宽占优势。 (1)求400K时三种跃迁的多普勒线宽。分别用GHz、nm和cm-1为单位表示； (2)求相应的中心频率发射截面； (3)在小信号反转集居数密度相同的情况下，比较上述三条谱线的小信号中心频率增益系数的大小； (4)若氦氖激光器的放电管长1m，在λ=3．39μm时的中心频率单程小信号增益为30dB，试求3S2和3P4能级间的小信号反转集居数密度； (5)若在3S2和2P4能级间也具有此小信号反转集居数密度，试求相应跃迁波长的中心频率单程小信号增益。

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第8题

长度为10cm的红宝石棒置于长度为20cm的光谐振腔中，红宝石694．3nm谱线的自发辐射寿命τs2≈4×10-3s，

均匀加宽线宽为2×105MHz。光腔单程损耗δ=0．2。求： (1)中心频率模式的阈值反转粒子数密度△nt； (2)当光泵激励产生反转粒子数密度△n=1．2△nt时，有多少个纵模可以振荡？(红宝石折射率为1．76)

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第9题

一激光系统的有关参数如下图4．12（b)所示，能级2→能级1的自发发射爱因斯坦系数为5×104s－1，自发发射

一激光系统的有关参数如下图4．12(b)所示，能级2→能级1的自发发射爱因斯坦系数为5×104s-1，自发发射谱线线型近似为三角形，如图4．12(a)所示。若以泵浦速率R2将粒子激励到能级2后，粒子向下跃迁到能级1，能级1及能级2的寿命均为10μs。假设系统处于稳态，激活介质的折射率为1．76，统计权重f2=1，f1=2。

一激光系统的有关参数如下图4．12（b)所示，能级2→能级1的自发发射爱因斯坦系数为5×104s－1 (1)求能级2→能级1跃迁中心频率的发射截面； (2)根据图4．13所示激光器参数，计算阈值泵浦速率； (3)从速率方程出发，推导大信号情况下的能级2一能级1反转粒子数密度和中心频率处增益系数表达式(表达式用泵浦速率、能级寿命、能级统计权重和发射截面来表示)。