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激光原理技术与应用习题解答--第1页

习题I

1、He-Ne激光器，其谱线半宽度，问为多少？要使其相干长度达

到1000m，它的单色性应是多少？

解：

2、He-Ne激光器腔长L=250mm，两个反射镜的反射率约为98%，

其折射率=1，已知Ne原子处谱线的，问腔内有多少个纵模振荡？光在

腔内往返一次其光子寿命约为多少？光谱线的自然加宽约为多少？

解：

3、设平行平面腔的长度L=1m，一端为全反镜，另一端反射镜的

反射率，求在1500MHz频率范围内所包含的纵模数目和每个纵模的频

带宽度？

解：

4、已知CO激光器的波长处光谱线宽度，问腔长L为多少时，腔

2

内为单纵模振荡（其中折射率=1）。

解：，

3

5、Nd—YAG激光器的波长处光谱线宽度，当腔长为10cm时，腔

中有多少个纵模？每个纵模的频带宽度为多少？

解：

6、某激光器波长，其高斯光束束腰光斑半径。

①求距束腰10cm、20cm、100cm时，光斑半径和波阵面曲率半径

各为多少？

②根据题意，画出高斯光束参数分布图。

解：对共焦腔有：

7、He-Ne激光器波长，采用平凹腔，其中凹面反射镜R=100m

时：

①分别计算当腔长为10cm、30cm、50cm、70cm、100cm时两个

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反射镜上光斑尺寸W和W。

平凹

②根据题意，画出光斑尺寸W和W随腔长L变化曲线。

平凹

解：

8、比较激光振荡器和放大器的异同点。

解：不同：前者有谐振腔，有选模作用后者无谐振腔；

相同：粒子数反转；

9、试说明红宝石激光器的谱线竞争。

解：

10、说明选单模（横、纵）的意义和方法。

解：选单横模的意义:提高光束质量，包括单色性、方向性、相干

性、亮度等，重要的是获得稳定的锁模激光和好的激光聚焦光束，进

行时间空间分辨应用。

精细激光加工：光斑直径=透镜焦距*发散角。超强超快激光应用;

激光通信、雷达、测距等，希望作用距离大，发散角小。

选单横模的方法：加小孔光栏；谐振腔结构。

选单纵模意义：单频激光应用，稳频应用，高相干性和单色性，

时间（时钟）标准等。精密干涉测量，全息照相，高分辨光谱等要求

单色性、相干性高的单频光源。

选单纵模方法：（1）色散腔粗选频率：采用棱镜，光栅色散;（2）

短腔法：纵模间距越大越好；（3）F-P标准具法：不同的波长有不同

的透射率；（4）复合腔法（相当于短腔）；（5）利用Q开关选单纵

模，关时：只有单纵模在阈值附近起振；开时：输出单纵模。

11、钕玻璃激光工作物质，其荧光线宽，折射率n=1.50，若用短腔

选单纵模，腔长应为多少？

解：纵模间距

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12、画出Nd+3-YAG的能级图。

解：

13、试从能级结构上分析钛宝石激光器的可调谐性。

解：

14、列举激光输出波长在可见光范围内的激光器，并指出各个波

长所对应的颜色。

解：

氩离子激光器：514.5nm,488.0nm,紫外

He-Ne气体激光器