《激光原理和激光技术》习题答案完整版(北京工业大学出版社).doc

激光原理与激光技术习题答案 习题一 (1)为使氦氖激光器的相干长度达到1m，它的单色性??/?应为多大？ 解： (2) ?=5000?的光子单色性??/?=10-7，求此光子的位置不确定量?x 解： (3)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分别为r1=0.985,r2=0.8。求由衍射损耗及输出损耗分别引起的?、?c、Q、??c(设n=1) 解： 衍射损耗: 输出损耗: (4)有一个谐振腔，腔长L=1m，两个反射镜中，一个全反，一个半反，半反镜反射系数r=0.99，求在1500MHz的范围内所包含的纵模个数，及每个纵模的线宽(不考虑其它损耗) 解： (5) 某固体激光器的腔长为45cm，介质长30cm，折射率n=1.5，设此腔总的单程损耗率0.01?，求此激光器的无源腔本征纵模的模式线宽。 解： (6)氦氖激光器相干长度1km，出射光斑的半径为r=0.3mm，求光源线宽及1km处的相干面积与相干体积。 解： 习题二 (1)自然加宽的线型函数为求 = 1 \* GB3 ①线宽 = 2 \* GB3 ②若用矩形线型函数代替（两函数高度相等）再求线宽。 解： = 1 \* GB3 ①线型函数的最大值为 令 = 2 \* GB3 ②矩形线型函数的最大值若为 则其线宽为 (2)发光原子以0.2c的速度沿某光波传播方向运动，并与该光波发生共振，若此光波波长?=0.5? 解： (3)某发光原子静止时发出0.488?m的光，当它以0.2c 解： (4)激光器输出光波长?=10? 解： (6)红宝石调Q激光器中有可能将几乎全部的Cr+3激发到激光上能级，并产生激光巨脉冲。设红宝石棒直径为1cm，长为7.5cm，Cr+3的浓度为2?109cm 解： (7)静止氖原子3S2?2P4谱线中心波长0.6328?m，求当它以0.1c 解： (9)红宝石激光器为三能级系统，已知S32=0.5?1071/s, A31=3?1051/s, A21=0.3?1031/s。其余跃迁几率不计。试问当抽运几率W13等于多少时，红宝石晶体将对?=0.6943? S32 A21W S32 A21 W13 A 透明即n1=n2 习题三 (1)若光束通过1m长的激光介质以后，光强增大了一倍，求此介质的增益系数。 解： (2) 计算YAG激光器中的峰值发射截面S32，已知??F=2?1011Hz,?3=2.3?10-4s,n=1.8。 解： (3) 计算红宝石激光器当?=?0时的峰值发射截面，已知?0=0.6943?m, ??F =3.3 ?1011Hz, ?2 解： 习题四 红宝石激光器腔长L=11.25cm，红宝石棒长l=10cm，折射率n=1.75，荧光线宽??F=2?105MHz，当激发参数?=1.16时，求：满足阈值条件的纵模个数 解： (2) 氦氖激光器腔长1m，放电管直径2mm，两镜反射率分别为100%、98%，单程衍射损耗率?=0.04，若Is=0.1W/mm2，Gm=3?10-4/d, 求 = 1 \* GB3 ①?q=?0时的单模输出功率 = 2 \* GB3 ②?q=?0+??D时的单模输出功率 解： = 1 \* GB3 ① = 2 \* GB3 ② (3) 氦氖激光器放电管长l=0.5m，直径d=1.5mm，两镜反射率分别为100%、98%，其它单程损耗率为0.015，荧光线宽??F=1500MHz。求满足阈值条件的本征模式数。（Gm=3?10-4/d） 解： CO2激光器腔长L=1m，，放电管直径d=10mm，两反射镜的反射率分别为0.92、0.8，放电管气压3000Pa。可视为均匀加宽，并假设工作在最佳放电条件下。求 ①激发参数? ②振荡带宽??T ③满足阈值条件的纵模个数 ④稳定工作时腔内光强。（频率为介质中心频率?0）经验公式：??L=0.049p(MHz)、Gm=1.4?10-2/d（1/mm）、Is=72/d2(w/