激光原理第六章答案

1、文檔供參考，可復制、編制，期待您的好評與關注！ 第六章 激光放大特性習題1 在增益工作物質兩端設置二反射率為r的反射鏡，形成一個法布里-珀羅再生式放大器，如圖6.1.1所示。入射光頻率為，諧振腔頻率為。工作物質被均勻激勵，其小信號增益系數(shù)為，損耗系數(shù)為。試求：(1)用多光束干涉方法求再生放大器的小信號增益；(2)時再生放大器的增益；(3)再生放大器的帶寬；(4)若無反射鏡時放大器的增益為3，試作r及r的曲線；(5)再生放大器正常工作時r的范圍。解：(1) 若設入射光場為，若忽略色散效應，則電場的傳播情況如圖所示，圖中，在輸出端將各分波相加可得總的輸出電場。(這里的R即為反射鏡的反射率r)這樣就

2、有：其中中括號的內部是一個無窮等比數(shù)列，這樣上式就可以寫為：放大器的小信號增益為：(2) 的時候，(m為正整數(shù))所以有(3) 時，比較和的表達式有：因為遠小于，所以，由上式可得：(4) 根據(jù)題意知，可得：，r及r的曲線如下圖所示。(5) 再生放大器正常工作時應有的時候產(chǎn)生自激振蕩。3有一均勻激勵的均勻加寬增益盒被可變光強的激光照射，當入射光頻率為中心頻率時，盒內的小信號增益是10dB，增益物質譜線線寬，飽和光強，假設增益盒的損耗為0。(1)入射光頻率，求增益(以dB表示)和入射光強的表達式；(2)，求增益和的表達式；(3) 時，求增益較最大增益下降3dB時的輸出光強。解：(1) 設入射光光強為

3、，輸出光光強為，并且令，則有根據(jù)題意有，得所以，即得到增益(以dB表示)和入射光強的關系表達式(2) 時，若I為工作物質內光強，則即 由上式積分可得將的值代入即得此時增益和的表達式為：(3) 當增益較最大增益下降3dB時求得。代入(1)中得到的關系式，得即增益較最大增益下降3dB時的輸出光強為。5已知摻鉺光纖放大器中鉺離子濃度，l=15m。當泵浦光功率時放大器的小信號增益，試求時光纖放大器的小信號增益(以dB為單位)。解：其中的當泵浦光功率為的時候，代入上式可得所以，當?shù)臅r候，代入上式可得：時光纖放大器的小信號增益為25.6dB。6證明在無損脈沖放大器中：(1)若入射光脈沖極其微弱，則能量增益(2)若入射光極強，則能量增益證明：(1) 無損脈沖放大器中，能量增益的表達式為：如果入射光脈沖極其微弱，則上式可以改寫為：得證。(2) 如果入射光脈沖極強，則得證。7用一脈寬=2ns的矩形光脈沖照射增益盒，光脈沖的波長恰好等于增益物質中心波長()，增益物質的發(fā)射截面，增益盒的小信號增益為30dB，其損耗為零，單位截面光脈沖能量為W0，當；時，試求增益盒輸出脈沖在起始和終了時的光強I1和I2及功率增益和。解：考慮到放大器的工作物質是三能級系統(tǒng)，則有所以輸出端的光子流強度為由已知條件，增益盒的小信