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《周炳坤版激光原理习题答案第七章》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第七章激光特性的控制与改善习题1．有一平凹氦氖激光器，腔长0.5m，凹镜曲率半径为2m，现欲用小孔光阑选出TEM00模，试求光阑放于紧靠平面镜和紧靠凹面镜处的两种情况下小孔直径各为多少？(对于氦氖激光器，当小孔光阑的直径约等于基模半径的3.3倍时，可选出基模。)解：腔长用表示，凹镜曲率半径用表示，平面镜曲率半径用表示，则由稳定腔求解的理论可以知道，腔内高斯光束光腰落在平面镜上，光腰半径为共焦参量为凹面镜光斑半径为所以平面镜端光阑直径为凹面镜端光阑直径为2．图7.1所示激光器的M1是平面输出镜，M2是曲率半径为8cm的凹面镜，透镜P的焦距F=10cm，用小孔光阑选TEM
2、00模。试标出P、M2和小孔光阑间的距离。若工作物质直径是5mm，试问小孔光阑的直径应选多大？图7.1locatedintheTomb,DongShenJiabang,deferthenextdayfocusedontheassassination.Linping,Zhejiang,1ofwhichliquorwinemasters(WuzhensaidinformationisCarpenter),whogotAfewbayonets,duetomissedfatal,whennightcame解：如下图所示：小孔光阑的直径为：其中的a为工作物质的半径。3．激光工作
3、物质是钕玻璃，其荧光线宽=24.0nm，折射率=1.50，能用短腔选单纵模吗？解：谐振腔纵模间隔所以若能用短腔选单纵模，则最大腔长应该为所以说，这个时候用短腔选单纵模是不可能的。6．若调Q激光器的腔长L大于工作物质长l，及分别为工作物质及腔中其余部分的折射率，试求峰值输出功率Pm表示式。解：列出三能级系统速率方程如下：式中，，及分别为工作物质及腔中其余部分的折射率，N为工作物质中的平均光子数密度，。由式(1)求得阈值反转粒子数密度为：locatedintheTomb,DongShenJiabang,deferthenextdayfocusedontheassassin
4、ation.Linping,Zhejiang,1ofwhichliquorwinemasters(WuzhensaidinformationisCarpenter),whogotAfewbayonets,duetomissedfatal,whennightcame式(1)和(2)可以改写为：(3)式除以(4)式可得：将(5)式积分可得：当时，，忽略初始光子数密度，可由上式求出：设工作物质的截面积为S，输出反射镜透射率为T，则峰值功率为：7．图7.3所示Nd:YAG激光器的两面反射镜的透过率分别为T2=0，T1=0.1，，l=7.5cm，L=50cm，Nd:YAG发射截
5、面，工作物质单通损耗Ti=6%，折射率=1.836，所加泵浦功率为不加Q开关时阈值泵浦功率的二倍，Q开关为快速开关。试求其峰值功率、脉冲宽度、光脉冲输出能量和能量利用率。图7.3解：locatedintheTomb,DongShenJiabang,deferthenextdayfocusedontheassassination.Linping,Zhejiang,1ofwhichliquorwinemasters(WuzhensaidinformationisCarpenter),whogotAfewbayonets,duetomissedfatal,whennight
6、came峰值功率为：由图7.3.5可以查得，当的时候，能量利用率。所以光脉冲的输出能量为：脉冲宽度为：8．Q开关红宝石激光器中，红宝石棒截面积S=1cm2，棒长l=15cm，折射率为1.76，腔长L=20cm，铬离子浓度，受激发射截面，光泵浦使激光上能级的初始粒子数密度，假设泵浦吸收带的中心波长，E2能级的寿命，两平面反射镜的反射率与透射率分别为r1=0.95，T1=0，r2=0.7，T2=0.3。试求：(1)使E2能级保持所需的泵浦功率Pp；(2)Q开关接通前自发辐射功率P；(3)脉冲输出峰值功率Pm；locatedintheTomb,DongShenJiabang
7、,deferthenextdayfocusedontheassassination.Linping,Zhejiang,1ofwhichliquorwinemasters(WuzhensaidinformationisCarpenter),whogotAfewbayonets,duetomissedfatal,whennightcame(4)输出脉冲能量E；(5)脉冲宽度(粗略估算)。解：(1)欲使，所需要的泵浦功率为：(2)Q开关接通前自发辐射功率(3)(4)由，可以从图7.3.5查得能量利用率，输出能量为：(5)9．若有一四能级调Q激光器，有严重的
