天津理工激光原理计算题库

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1、一、1.腔长为1m的氩离子激光器，发射中心频率＝5.85´l014Hz，荧光线宽＝3´l08Hz，。问它可能存在几个纵模?相应的q值为多少？(设h=1)一、2.稳定谐振腔的一块反射镜的曲率半径R1=2L，求另一块反射镜的曲率半径的取值范围。一、3.静止氖原子的3S2-2P4谱线中心波长为632.8nm，设氖原子以0.5c（c为真空中光速）的速度向着观察者运动，其中心波长变为多少？一、4.He-Ne激光器中，Ne原子发光波长为632.8nm，光谱对应的上能级3S2态的平均寿命г2=2×10-8s，下能级2P4态的平均寿命г1=1.2×10-

2、8s，气体放电管内的压强为2Torr，管内气体温度为T=350K，试求其均匀增宽和非均匀增宽分别为多少？（a=95MHz/Torr，μmol=20）16一、5.一个氩离子激光器的稳定球面腔，波长λ=0.5145μm，腔长L=1m，腔镜曲率半径R1=2m，R2=4m，试计算束腰半径尺寸和位置，并画出等效共焦腔的位置。（）二、6.稳定谐振腔的两块反射镜的曲率半径分别为R1=80cm，R2=100cm，求腔长L的取值范围。11.写出共轴球面镜腔的稳定条件，并计算判断下列谐振腔是否为稳定腔(R1，R2为腔镜的曲率半径，L为腔长)。(1)R1=－2

3、m，R2=1m，L=1m；(2)R1=－1m，R2=1.5m，L=1m；(3)RI=1m，R2=0.5m，L=2m。16.激光器的谐振腔有一面曲率半径为1M的凸面镜和曲率半径为2m的凹面镜组成，工作物质长0.5m。其折射率为1.52。求腔长L在什么范围内是稳定腔。8.He-Ne激光器采用平凹腔，凹面镜的曲率半径R=2m，腔长L=1m，试求：（1）离输出端（平面镜）1m处的基模高斯光束的光斑大小；（2）基模高斯光束束腰光斑的大小及位置；（3）光束的远场发散角。9.一工作物质总粒子数密度，，，吸收系数，试求吸收截面，若粒子反转数密度，且，试求

4、介质的增益系数1610.He—Ne激光器的中心频率＝4.74×1014Hz，荧光线宽＝1.5´l09Hz。今腔长L＝lm，问可能输出的纵模数为多少？12．．某高斯光束光腰大小为ω0＝1.14mm，波长λ＝10.6um。求与腰相距30cm处的光斑大小及波前曲率半径。14.设一对激光器能级为（书中的第三题第一章）设一对激光能级为E1和E2（f1=f2），相应的频率为ν（波长为λ），能级上的粒子数密度分别为n2和n1，求16二、13.（CH1）如果激光器和微波激射器分别在λ=10μm、λ=500μm和ν=3000MHz输出1W连续功率、问每秒从

5、激光上能级向下能级跃迁的粒子数是多少？解答：功率是单位时间内输出的能量，因此，我们设在dt时间内输出的能量为dE，则功率=dE/dt激光或微波激射器输出的能量就是电磁波与普朗克常数的乘积，即dE=nhν，其中n为dt时间内输出的光子数目，这些光子数就等于腔内处在高能级的激发粒子在dt时间辐射跃迁到低能级的数目（能级间的频率为ν）。由以上分析可以得到如下的形式：把三个数据带入，得到如下结果：，，161N=5.031×10192N=2.5×10183N=5.031×1023二、15.试利用往返矩阵证明共焦腔为稳定腔，即任意傍轴光线在其中可以往

6、返无限多次，而且两次往返即自行闭合。二、17.今有一球面腔，R1=1.5m，R2=-1M，L=80CM。16试证明该腔为稳定腔：求出它的等价共焦腔的参数，在图上画出等价共焦腔的具体位置。二、18.若已知高斯光束之ω0=0.3mm,λ=632.8nm。求束腰处的q参数值，与腰束相距30cm处的q参数值，以及在与腰束相距无限远处的q值。解答：束腰处的q参数值实际上就是书中的公交参量（激光原理p73-2.9.12）：二、27.（CH4）红宝石激光器中，Cr3+粒子数密度差Δn=6×1016/cm3，波长λ=694.3nm，自发辐射寿命Гs≈3×

7、10-3s，折射率η≈1.76。仅考虑自然加宽效果，上下能级简并度为（1）1.试求：该激光器的自发辐射系数A21；（2）线性峰值（3）中心频率处小信号增益系数g0（4）中心频率处饱和增益系数g。16三、22.（CH1）（1）一质地均匀的材料对光的吸收系数为0.01mm-1，光通过长10cm的该材料后，出射光强为入射光强的百分之几？（2）一束光通过长度为1m的均匀激励的工作物质。如果出射光强是入射光强的两倍，试求该物质的增益系数。三、7.一球面镜腔，两腔镜的曲率半径三、19.某高斯光束ω0=0.3mm,λ=632.8nm。今用F=2cm的锗

8、透镜来聚焦，当腰束与透镜的距离为10m、1m、10cm、0时，求焦斑的大小和位置，并分析所得的结果。三、26.（CH4）氦氖激光器中Ne20能级2S2-2P4的谱线为1.1523um。这条谱线