《激光原理及应用》习题参考答案仅供大家学习参考用

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1、《激光原理及应用》习题参考答案思考练习题11.解答：设每秒从上能级跃迁到下能级的粒子数为。单个光子的能量：连续功率：则，a.对发射的光：b.对发射的光2.解答：……………………………………………………………………..(a)……………………………………………………………………….(b)…………………………………………………………………………….(c)（1）由（a），（b）式可得：（2）由（a），（b）,(c)式可得：3.解答：（1）由玻耳兹曼定律可得，且，代入上式可得：30（个）16（2）4.解答：(1

2、)由教材（1-43）式可得（2）5.解答：（1）红宝石半径，长，铬离子浓度，发射波长，巨脉冲宽度则输出最大能量脉冲的平均功率：（2）自发辐射功率6.解答：由，及可得7.解答：由可得：；令，则；解得：因此：同样可求得：故168解答：又数量级在，所以,代入上式得：9解答：由教材的（1-26）式可得：，令，则10解答：相对论四维波矢量为：对沿方向的特殊洛伦兹变换,有………………………………………………………….(1)其中假设波矢量与x轴的夹角为，与x轴的夹角为，有…………………………………………………(2)

3、代入（1）式可得……………………………………………………….(3)若为光源的静止参考系，则。同时若（光源向着接收器运动），有（3）式得……………………………………………….(4)由此可得16…………………………………………………………………….(5)若，由（5）式得11解答：谱线的中心频率：根据教材（1-74）式可得1）2）3）4）12解答：因，故可用教材（1-74）式求解。1）2）13解答：(1)根据教材（1-89）式，出射光强占入射光强的百分比（1）根据教材（1-91）式可求得思考练习题21.解

4、答：因，所以；由教材（1-39）式得16，代入（1-90）可得：，代入数据可得2.解答：则G==7.8m3.解答：采用教材页中2.1.3方法(a)。（b）若用凹面镜：；若用凸面镜：。4解答：5.解答:由教材（2-27）式可得对非均匀增宽有，代入上式即可得（2-28）式。6解答：将教材（2-13）式代入（2-17）式可得……………………(1)将教材（1-67）式代入（1）式可得16得证。7解答：当时，由（2-19）可得……………………(1)则有…………………………………………(2)令，可求得………………

5、…………………………(3)所以，信号增益曲线的线宽为。此结果说明在稳定工作状态下，激光器有更宽的增益线宽。8解答：根据教材（1-90），激光介质的增益系数可表示为……………………………….(1)，则有…………………………………(2)由教材（1-42）式可得…………………………………….(3)将（3）代入（2）式得得证。9解答：由教材（2-9）式可得………………………………………….(1)将上题中得（3）式代入上式可得：……………………………(2)又…………………………………………….(3)16由（2）

6、（3）式可得得证。10解答：a.对非均匀增宽有b.要保持振荡稳定，则要求（令）（其中损耗率应为-4量级？）代入数据计算可得：c.输出功率11解答：代入数据计算可得：12解答：把题中数据代入教材（2-43）式可求得：13解答：由教材（2-44）可求得：思考练习题3161.解答：纵模的频率间隔可能存在的纵模数目：所以，，或2解答：激光器的纵模的频率间隔可能存在的纵模数目：要获得单纵模输出，则要求代入数据可求的3.解答：（1），，则节线的位置，也就是以上两式等于零的位置。分别令以上两式等于零，可以求得x方向

7、节线位置：0，y方向无节线。（2）由以上计算可见：节线等间距。4解答：（1）16(2)此平均功率是氩弧焊的254.6倍，氧乙炔焰的0.025倍。5.解答：（1）共焦腔基横模在z处的光斑半径为光斑面积为（2）普通光源在1km处的光斑半径为光斑面积6解答：氦氖激光器的远场发散角衍射极限角7解答：束腰半径将题目中相关数据代入教材（3-34）可求得离腰56cm处的光束有效截面半径8解答：略。9解答：将相关数据分别代入教材的（3-49）和（3-48）可求得16根据计算即可画出等效共焦腔的位置。10.解答：（1）

8、当R=L时，镜面上的光斑尺寸。令，代入教材（3-32）式，计算可得（2）当R>>L时，镜面上的光斑尺寸。令教材（3-50）式中的，并简化得可求得，取R＝5.911m。11解答：教材（3-88）式等号两侧对求导，并令其等于零可得即，则，将此式代入（3-88）可得12解答：以稳定球面腔为模型，=3m,=,L=75cm,=1,=0.95纵模相同，横模频率差（设）＝＝3.3410Hz光波往返一次放大倍数k>1，为阈值条件。即：K＝rrexp(2GL)-21L为增