《激光原理作业答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《激光原理作业答案（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、目录目录 第一章 2 第二章 2 第三章 7 第四章 17 第五章 28 第六章 30 第七章 31 第八章 32 第九章 33 第一章第一章 4 为使氦氖激光器的相干长度达到 1km, 它的单色性 0 / 应当是多 少？ 解：相干长度 C c L ，是光源频带宽度 8 5 3*10/ 3*10 1 C cm s Hz Lkm 22 510 8 ( / ) 632.8 *3*106.328*10 3*10/ ccc c nm Hz cm s 第二章第二章 2 3 如果激光器和微波激射器分别在10,500,3000mnmMHz时输 出 1W 连续功率，问每秒钟从激光上能级向下能级跃迁的粒子数是多
2、 少？ 解 1： 348 5 19 1 348 7 18 2 348 23 3 34 6.3*103*10/ 1*1*10 5.03*10 / 6.3*10*3*10/ 1*5*10 2.5*10 / 6.3*10*3*10/ 1 5.03*10/ 6.3*10*3000 c Ehh P PNEN hc hJ s cm s Wm Ns J sm s Wm Ns J sm s PW Ns hJ sMHz 解 2： c h tP h tP n * 当m10时 19 834 6 10*03. 5 10*3*10*63. 6 10*10*1*1 * * n ch tP 当nm500时 18 834 9
3、 10*51. 2 10*3*10*63. 6 10*500*1*1 * * n ch tP 当MHz3000时 23 634 10*03. 5 10*3000*10*63. 6 1*1 *h * n tP 4 设一对激光能级为 2121 ,EEff，相应的频率为，波长为，能级上 的粒子数密度分别为 21 ,n n，求： （1）当3000,300MHzTK时， 21 /?nn （2）当1,300mTK时， 21 /?nn （3）当 21 1,/0.1mnn时，温度 T=？ 解： 21 0 23 22 210 11 21 ,1.38*10/ / (1). EE k T nf eff kJ K n
4、f EEhhc 34 4 23 8 34 6 23 6.63*10*3000 4.799*10 2 1.38*10/*300 1 3*10/ 6.63*10* 1*10 47.9921 2 1.38*10/*300 1 2 1 2 1 1 (2)1 1.44*100 (3)6252.9 ln J sMHz J KK m s J s m J KK c h kT n ee n m n ee n c h n eTK nn k n 解 2： Tk EE b e n 12 1 2 n 其中 12 * EE ch E ch h ch * E （1）1 n 4 23 934 10*8 . 4 300*10*
5、38. 1 10*3*10*63. 6 * * 1 2 eee n Tk ch b （2）010*425. 1 2148 300*10*38. 1 10 10*3 *10*63. 6 1 2 23 6 8 34 eee n n Tk c h b （3） Tk c h n n e n b Tk ch b 1 2 * 1 2 ln n 所以K n n k ch b 3 623 834 1 2 10*26. 6 ) 1 . 0(ln*10*10*8.31 10*3*10*63. 6 ln * T 5 解： （1）JvhEE 20 6 8 34 12 10*978. 3 10*5 10*3 *10*6
6、3. 6*E （2） 56 . 9 300*10*38. 1 10*978. 3 1 2 10*773. 6 n 23 20 12 eee n Tk EE b 6 解： （1）4,10,2700,10*64. 1E* n 1 2 20 1 18 12 1 2 1 2 12 f f nKTJEe f f n Tk EE b 其中： 12.31*10*4*10n 4420 2700*10*38. 1 10*64. 1 20 1 2 12 23 18 12 eee f f n Tk EE b （2）w10*.1512.31*10*10*4.61*10*)(10* 9818 2 8 122 8 nEE
7、nvhP 7 2-7. 若激光工作物质的某一跃迁波长为若激光工作物质的某一跃迁波长为100nm的远紫外光，自发 跃迁几率 的远紫外光，自发 跃迁几率,求：求： 16 21 10 sA （1）该跃迁的受激辐射爱因斯坦系数是多少？）该跃迁的受激辐射爱因斯坦系数是多少？ 21 B （2）为使受激辐射跃迁几率比大）为使受激辐射跃迁几率比大3倍，腔内的单色能量 密度应为多少？ 倍，腔内的单色能量 密度应为多少？ 21 A 解：（1） 33 3 3 3 21 21 8 )(8 8 h c c h c h B A 23116 34 3963 10 21 106 1063. 614. 38 )10100(10
8、 8 smJ h A B （2） 101010 4ABW smJ B A B W 311 16 6 10 10 10 10 107 . 6 106 1044 解： （1） 3 3 21 21 *8 B A c vh 116 34 376 3 3 21 21 10*6 10*63. 6*14. 3*8 )10(*10 *8 * B s vh cA （2）受激辐射跃迁概率 v B 2121 W 自发辐射概率 21 A 311 16 6 21 21 v 21 21 /10*67. 6 10*6 10*4*4 4 * Rmw B A A B v 所以 8 解： （1）m6由公式： 33 3 21 21
9、 *8*8A h c vh B 1 36 34 19 3 2121 771 )10*6( 10*63. 6*14. 3*8 *10 *8 *A s h B s A 3 21 s 10*297. 1 1 （2）nm600由公式 15 37 34 19 3 2121 10*71. 7 )10*6( 10*63. 6*14. 3*8 *10 *8 *A s h B s A 6 21 s 10*297. 1 1 （3）时nm60 18 21 10*71. 7A s s 9 s 10*297. 1 （4）时.6nm0 114 21 10*71. 7A s s 15 s 10*297. 1 （5） 25
10、6 v /10 10 10 mw S I 314519 2121 *1010*10*W smB 9 解： （1） zG eI )( 0(z) 0 *I 001. 0*)(99. 0ln*I*9.90 0001. 0)*( 00 0 GeI G 1 . 0*)(ln*y 0.10*( 00 0 GyeII G） 所以：366. 0)99. 0(100 99. 0ln lny 100 y即经过厚度为 0.1m 时光能通过 36.6% （2）由题意传播 1mm,吸收 1%，所以吸收系数 1 01. 0 mm 10 解：mmeI zG 4 . 02 . 0*2z0*I )( 0(z) 0 ，且由题意知
11、 3 . 13 . 01 I 0 )( I z 即 104 . 0* 656. 03 . 1e 0 mG G 第三章第三章 2 CO2 激光器的腔长 L=100cm, 反射镜直径 D=1.5cm, 两镜的光强反射 系数 12 0.985,0.8rr 求由衍射损耗及输出损耗引起的, , R Q 解：输出损耗由腔镜反射不完全引起。 初始光强为 I0 在无源腔内往返一次后光强衰减为 I1，则： 1 2 101 2 0 1 1 2 8 1 8 1 8 86 111 1111 lnln0.119 220.985*0.8 100 2.78*10 0.12*3*10/ 3*10/ 222*2.78*104.
12、94*10 10.6 R R RR II err I rr Lcm s cm s cm s Qs m 衍射损耗：腔的菲涅耳数 22 22 8 2 8 6 222 4 144*100*10.6 0.188 (1.5) 1 1.77*10 0.188*3*10/ 22223.15*10 d R d RR dd aD N LL Lcmm NDcm Lm s cm s ccLL Q c 3 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 返无限多次，而且两次往返即自行闭合。 解： （1） 4 5 6 解：1) 3 2 1 (*)1 (01)1 (*)1 (0 21 LL R L R L
13、 所以：mL 2 3 2 1 7 解：Hz L c q 8 8 10*75. 3 4 . 0*2 10*3 *2 V 8 9 He-Ne 激光器的中心频率 0 =4.74 14 10Hz，荧光线宽=1.5 9 10Hz，腔长 L=1m。问可 能输出的纵模数为多少？为获得单纵模输出，腔长最长为多少？ 解： q = L2 c = 2L c = 12 103 8 =1.5 8 10Hz 输出纵模数为 N= q +1= 8 9 101.5 101.5 +1=11 当单纵模输出时 N= q +1=1，所以 q =0，即 01.5 9 10 则 L0,f 为等价共焦腔焦距 所以 1mz1-z2L /z2fz2R(z2)R2 /z1)f-(z1R(z1)R1 2 2 mf mz mz mf mz mz 5/14 5/12 5/41 25/14 5/12 5/41 22 即 等价共焦腔腔长 L=2f=214/5m。 15 3.15.对称双凹球面腔腔长为 L，反射镜曲率半径 R
