激光原理與技術(shù)習(xí)題解答ppt課件

1、 1.2 1一質(zhì)地均勻的資料對(duì)光的吸收為一質(zhì)地均勻的資料對(duì)光的吸收為0.01 mm-1，光經(jīng)過長(zhǎng)，光經(jīng)過長(zhǎng)10cm的資料后，出射光強(qiáng)為入的資料后，出射光強(qiáng)為入射光強(qiáng)的百分之幾？射光強(qiáng)的百分之幾？2一光束經(jīng)過長(zhǎng)度為一光束經(jīng)過長(zhǎng)度為1m的均勻激活的任務(wù)物質(zhì)，假設(shè)出射光強(qiáng)是入射光的均勻激活的任務(wù)物質(zhì)，假設(shè)出射光強(qiáng)是入射光強(qiáng)的兩倍，試求該物質(zhì)的增益系數(shù)？強(qiáng)的兩倍，試求該物質(zhì)的增益系數(shù)？解：解：10zII e0.01 10010/36.8%zI Ieee20GzII e101lnln20.69IGmLI 1.4 設(shè)一光子的波長(zhǎng)為設(shè)一光子的波長(zhǎng)為= 510-1m，單色，單色性性 / = 10-7 ，試求光

2、子位置的不確定量，試求光子位置的不確定量x 。假設(shè)光子的波長(zhǎng)變?yōu)榧僭O(shè)光子的波長(zhǎng)變?yōu)?10-4m X射線射線 ，和，和510-8m 射線射線 ，那么相應(yīng)的，那么相應(yīng)的x又是多又是多少？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 假設(shè)任務(wù)物質(zhì)的某一躍遷波長(zhǎng)為假設(shè)任務(wù)物質(zhì)的某一躍遷波長(zhǎng)為100nm的的遠(yuǎn)紫外光，自發(fā)躍遷幾率遠(yuǎn)紫外光，自發(fā)躍遷幾率A10等于等于106S-1 ，試問：，試問：1該躍遷的受激輻射愛因斯坦系數(shù)該躍遷的受激輻射愛因斯坦系數(shù)B10是多少

3、？是多少？2為使受激躍遷幾率比自發(fā)躍遷幾率大三倍，為使受激躍遷幾率比自發(fā)躍遷幾率大三倍，腔內(nèi)的單色能量密度腔內(nèi)的單色能量密度 應(yīng)為多少？應(yīng)為多少？解：解：13103108AhBc 367331632110101033410106 108886.63 10A cABm SJhh 21131010101046.67 10WAJSmBB 1.10 1一光束入射到長(zhǎng)為一光束入射到長(zhǎng)為10cm，增益系數(shù)，增益系數(shù)為為0.5 cm-1的任務(wù)物質(zhì)中，求出射光強(qiáng)對(duì)入射光強(qiáng)的任務(wù)物質(zhì)中，求出射光強(qiáng)對(duì)入射光強(qiáng)的比值；的比值；2一初始光強(qiáng)為一初始光強(qiáng)為 I0 波長(zhǎng)為波長(zhǎng)為的光束入的光束入射到長(zhǎng)為射到長(zhǎng)為l 的任務(wù)物

4、質(zhì)中，假設(shè)它的增益系數(shù)的任務(wù)物質(zhì)中，假設(shè)它的增益系數(shù)為為 ，式中，式中A和和k為常數(shù)。試求為常數(shù)。試求從任務(wù)物質(zhì)出射的光強(qiáng)從任務(wù)物質(zhì)出射的光強(qiáng) I 的表達(dá)式的表達(dá)式 。2cos (0)GAkzzl解：解：10GzII e50/GzI Iee220000000exp( )expcos(1 cos2)exp21exp(sin2 )24lllIIG z dzIAkzdzAkzIdzAIAlklk 2.6 證明：當(dāng)證明：當(dāng) ， 時(shí)，該腔是非穩(wěn)定；時(shí)，該腔是非穩(wěn)定；僅僅 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，該腔是臨界腔時(shí)，該腔是臨界腔112RL222RL12RRR3R2R1L1L2證明：根據(jù)光線傳播的軌跡，總的坐標(biāo)變換為：證明：

5、根據(jù)光線傳播的軌跡，總的坐標(biāo)變換為：121112101011101221101010101xxLLLRR L121112101011101221101010101xxLLLRR 1111xxxABMCD 解得：解得：2121211121212122222221(1)(1)LARLLLLLLLDRRRRRRR 1212121211112()1()(1)2LLLLLADLRRRRR 1212121211112()1()(1)2LLLLLADLRRRRR 當(dāng)當(dāng) ， 時(shí)，時(shí)，112RL222RL1212121212112111()1()(1)222221()12LLLLLADLLLLLLLLLL 該腔

6、是非穩(wěn)定該腔是非穩(wěn)定腔腔112RR當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，2該腔是臨界腔該腔是臨界腔111()1(1) 112LLADLL 2.13 激光入射到激光入射到F-P腔中，其輸出由光電二極腔中，其輸出由光電二極管接納，這時(shí)輸出電壓正比于激光功率，得到如管接納，這時(shí)輸出電壓正比于激光功率，得到如圖的電壓波形，試求：圖的電壓波形，試求：1波長(zhǎng)；波長(zhǎng)；2腔長(zhǎng)；腔長(zhǎng)；3光光子的壽命子的壽命R ； 4假設(shè)腔內(nèi)充溢增益系數(shù)為假設(shè)腔內(nèi)充溢增益系數(shù)為G的的介質(zhì)，為得到振蕩，介質(zhì)，為得到振蕩，G應(yīng)為多少？應(yīng)為多少？125MHZ2.5MHZ51014 HZ解：解：18143 100.65 10Cm312RR86116.37 10

7、222.5 10RRs 4RLC6.3%RLC6.3%G112.52qqqCMHZL1.22qCLm21 2.20 思索一臺(tái)氬離子激光器，其對(duì)稱穩(wěn)定球思索一臺(tái)氬離子激光器，其對(duì)稱穩(wěn)定球面腔的腔長(zhǎng)面腔的腔長(zhǎng)L=1m，波長(zhǎng)，波長(zhǎng)= 0.5145m，腔鏡的曲，腔鏡的曲率半徑率半徑R=4m，試計(jì)算基模光斑尺寸和鏡面上的光，試計(jì)算基模光斑尺寸和鏡面上的光斑尺寸。斑尺寸。解：解：1/42121/4222422()()(2)4.98 10(2)LRRLL RLRLR LmRLL1/42021/42242() (2)(22 )(2)4.65 104L RLRLRLRLLm 2.28 設(shè)對(duì)稱雙凸非穩(wěn)定腔的腔長(zhǎng)設(shè)

8、對(duì)稱雙凸非穩(wěn)定腔的腔長(zhǎng)L=1m，腔鏡，腔鏡的曲率半徑的曲率半徑R=-5m，試求單程和往返功率損耗率。，試求單程和往返功率損耗率。解：解：12111.2LLggRR 12121222(1)13.472Mg gg gg g 12mmm23.472Mm12211171.2%M 21191.7%M 往返 2.35 思索一虛共焦非穩(wěn)定腔，任務(wù)波長(zhǎng)思索一虛共焦非穩(wěn)定腔，任務(wù)波長(zhǎng)= 1.06m，腔長(zhǎng)，腔長(zhǎng)L=0.3m，等效菲涅耳數(shù)，等效菲涅耳數(shù)Neq=0.5，往返損耗率往返損耗率= 0.5，試求單端輸出時(shí)，鏡，試求單端輸出時(shí)，鏡M1和和M2的半徑和曲率半徑。的半徑和曲率半徑。解：解：212eqMaNL211

9、0.5M 2M a為輸出端半徑為輸出端半徑428.74 101eqN LamM2122RRL 12RMR12.05Rm21.45Rm 復(fù)習(xí)提綱復(fù)習(xí)提綱氦氖激光器的能級(jí)圖；譜線競(jìng)爭(zhēng)；任務(wù)的激發(fā)原理；氦氖激光器的能級(jí)圖；譜線競(jìng)爭(zhēng)；任務(wù)的激發(fā)原理；舉出幾種可調(diào)諧激光器；染料激光器的三重態(tài)影響以及如舉出幾種可調(diào)諧激光器；染料激光器的三重態(tài)影響以及如何抑制？何抑制？調(diào)調(diào)Q和鎖模技術(shù)的根本原理；兩種技術(shù)在脈寬范圍上的差別？和鎖模技術(shù)的根本原理；兩種技術(shù)在脈寬范圍上的差別？ 均勻增寬與非均勻增寬的區(qū)別；用蘭姆凹陷法如何實(shí)現(xiàn)穩(wěn)頻？均勻增寬與非均勻增寬的區(qū)別；用蘭姆凹陷法如何實(shí)現(xiàn)穩(wěn)頻？選模方法選模方法證明穩(wěn)定腔證明穩(wěn)定腔