激光原理及应用(第二版)课后习题答案(全).doc

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1、思考练习题11．试计算连续功率均为1W的两光源，分别发射＝0.5000mm，=3000MHz的光，每秒从上能级跃迁到下能级的粒子数各为多少？答：粒子数分别为：11．静止氖原子的3S2®2P4谱线的中心波长为0.6328mm，设氖原子分别以±0.1c,±0.5c的速度向着接收器运动，问接收到的频率各为多少？答：同理可求：；；12．设氖原子静止时发出0.6328mm红光的中心频率为4.74×1014Hz，室温下氖原子的平均速率设为560m/s。求此时接收器接收频率与中心频率相差若干？答：思考练习题21.(a)要制作一个腔长L＝60cm的对称稳定腔，反射镜的曲率半径取值范围如何？(b)稳定腔

2、的一块反射镜的曲率半径R1＝4L，求另一面镜的曲率半径取值范围。答：（a）；（b）4.稳定谐振腔的两块反射镜，其曲率半径分别为R1＝40cm，R2＝100cm，求腔长L的取值范围。答：410.实验测得He-Ne激光器以波长＝0.6328m工作时的小讯号增益系数为G0＝3´10－4/d(cm-1)，d为腔内毛细管内径(cm)。以非均匀增宽计算腔内光强I＝50W／cm2的增益系数G(设饱和光强Is＝30W／cm2时，d＝1mm)，并问这时为保持振荡稳定，两反射镜的反射率(设r1＝r2，腔长0.1m)最小为多少(除透射损耗外，腔内其它损耗的损耗率＝9´10－4cm-1)?又设光斑面积A＝0.

3、11mm2，透射系数＝0.008，镜面一端输出，求这时输出功率为多少毫瓦。答：（1）（2）（3）13思考练习题31．腔长为0.5m的氩离子激光器，发射中心频率＝5.85´l014Hz，荧光线宽＝6´l08Hz，问它可能存在几个纵模?相应的q值为多少？(设=1)答：，，则可能存在的纵模数有2+1=3个，它们对应的q值分别为：，q＋1=1950001，q－1＝19499994．连续工作的CO2激光器输出功率为50W，聚焦后的基模有效截面直径＝50mm，计算(1)每平方厘米平均功率(50W为有效截面内的功率)(2)试与氩弧焊设备(104W／cm2)及氧乙炔焰(103W／cm2)比较，分别为它

4、们的多少倍？答：（1）每平方厘米的平均功率为：（2）；是氩弧焊的倍。；是氧乙炔焰的倍。45．(a)计算腔长为1m的共焦腔基横模的远场发散角，设λ＝632.8nm，10km处的光斑面积多大。(b)有一普通探照灯，设发散角为2°，则1km远处的光斑面积多大？答：（1）基横模的远场发散角（2）10km处的光斑尺寸10km处的光斑面积（3）1km处的光斑尺寸1km处的光斑面积6．激光的远场发散角(半角)还受到衍射效应的限制。它不能小于激光通过输出孔时的衍射极限角(半角)＝1.22λ/d。在实际应用中远场发散角常用爱里斑衍射极限角来近似。试计算腔长为30cm的氦氖激光器，所发波长λ＝6328Å的

5、远场发散角和以放电管直径d＝2mm为输出孔的衍射极限角。答：（1）远场发散角（2）衍射极限角7．一共焦腔(对称)L＝0.40m，λ＝0.6328mm，束腰半径，求离腰56cm处的光束有效截面半径。答：思考练习题42．He-Ne激光器辐射632.8nm光波，其方形镜对称共焦腔，腔长L＝0.2m。腔内同时存在，，横模。若在腔内接近镜面处加小孔光阑选取横模，试问：(1)如只使模振荡，光阑孔径应多大？(2)如同时使，模振荡而抑制振荡，光阑孔径应多大？4答：(1)TEM00模在镜面处的光斑半径为所以光阑孔径应该为0.2mm(2)TEM11模在镜面处的光斑半径为所以光阑孔径为0.35mm3．一高斯

6、光束束腰半径＝0.2mm，＝0.6328m，今用一焦距f为3cm的短焦距透镜聚焦，已知腰粗离透镜的距离为60cm，在几何光学近似下求聚焦后光束腰粗。答：5．用如图（4－33）所示的倒置望远镜系统改善由对称共焦腔输出的光束方向性。已知二透镜的焦距分别为f1＝2.5cm，f2＝20cm，＝0.28mm，(Ll紧靠腔的输出镜面)，求该望远镜系统光束发散角的压缩比。图（4-33）第5题答：4