《激光原理》第五章作业题.doc

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1、2.解：(1)阈值反转粒子数为：(2)按照题意，若振荡带宽为，则应该有由上式可以得到相邻纵模频率间隔为所以所以有164~165个纵模可以起振。4.解：掺钕钇铝石榴石是四能级系统，激光下能级E1是激发态，其无辐射跃迁几率很大，因而，E2能级集居数密度的阈值为脉冲激励时间很短，在激励持续期间E2能级的自发辐射和无辐射跃迁的影响可以忽略不计，要使E2能级增加一个粒子，只需吸收个泵浦光子。则须吸收的泵浦阈值能量为其中，，掺钕钇铝石榴石属于均匀加宽工作物质，其发射截面为其中，，，，，则代入上式可得：由已知：两个反射镜透过率T1、T2分别为0和0.5，所以谐振腔的单程损耗为

2、代入数值，可得7.解：(1)时时(2)时，及分别使用不同速度的反转原子，使用速度为的高能级原子，使用速度为的高能级原子，这样和不会争夺彼此的高能级原子，所以激光器可以输出两束稳定的激光。的时候，和均使用速度为0的高能级原子，两个模式剧烈竞争，竞争的结果是一束光变强，另一束光熄灭。(3)使用的原子以及的原子。使用的原子以及的原子，因此两个模式使用不同高能级原子，没有了模式竞争效应，因此两个模式均可以稳定的存在，没有了上面所说的一束光变强，另一束光熄灭的现象。(4)要是混合气体的增益曲线对称，必须使得和的增益曲线高度相等，即要满足：而欲使得，应使因此，应该多一些。9

3、.解：稳态时的功率输出可以表示为稳态时的光子数为下面来计算所需要的时间：根据题意有，则所以因为，所以，所以有附：632.8nmHe-Ne激光器工作物质的多普勒线宽ΔνD=1500MHz，中心频率处小信号增益系数Gm=1.2×10-3cm-1。腔长L=108cm，放电毛细管长l=100cm。两反射镜的透射率T1和T2分别为0和0.03，忽略腔内的其他损耗，估算有几个纵模可以振荡。解：得相邻纵模频率间隔所以有18~19个纵模可以起振。