题目内容
（请给出正确答案）
环形腔中各平面镜反射率如图2．26所示。 (1)如果路径1到路径4是无损耗也无增益的，求腔内光子寿命； (2)如果路径1的透过率T1为0．85，那么此时腔的光子寿命是多少？ (3)如果路径1的增益G1为1．1，那么腔的光子寿命是多少？
(4)如果盲目地运用计算光子寿命的公式，那么当路径1的小信号增益G1足够大的时候，τR变为负值。试问如何解释这种明显不合理的结论？
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一均匀加宽、高增益环形激光器，其结构如下图所示，四块反射镜的反射率分别为r1=0.9，r2=0.7，r3=0.6，r4=0.95；T1=T2=T4=0，T3=0.2。设小信号增益系数为阈值增益系数的3倍，中心频率附近的光波在腔内以逆时针方向传播。如中心频率饱和光强Is=5W/cm2，求输出光强。
一个环形激光器，其结构参数如下图所示，四块反射镜的反射率分别为r1=0.96，r2=0.8，r3=0.97，r4=0.98；T1=T3=T4=0，T2=0.2。受激辐射跃迁的上能级E2=3.2eV，能级寿命为1.54ms，中心频率发射截面为2×10-20cm2，跃迁中心波长为760nm。从基态直接泵浦到E2的泵浦速率为R02，若下能级寿命近似为0。现假定光波在腔内以逆时针方向传播，试求：
有一均匀加宽激光器如图4．8所示，两反射镜的反射率r1=0．95(T1=0)和r2=0．8(T2=0．2)。增益介质长10cm，腔长15cm。假设增益介质和腔内其他部分折射率均为1。激光器中心波长λ0=720nm，中心频率发射截面σ21=10-18cm2，中心频率饱和光强为20kW／cm2。求：
(1)无源腔的光子寿命； (2)连续工作时的中心频率阈值反转集居数密度； (3)假定在t=0时，注入泵浦光，使工作物质中瞬即产生2×1017cm-3的初始反转集居数密度，与此同时注入一束频率为中心频率(相应波长为720nm)的激光，使腔内光子数密度达到108光子数／cm3。忽略饱和效应，粗略估算需经历多长时间腔内光强能达到饱和光强的一半； (4)实际所需时间应比你估算的时间长还是短？
如图2．21所示环形腔，求当d／R取什么范围时是稳定腔。(如果θ为光轴与镜面法线间的夹角，则对于光轴与x轴所确定平面内的傍轴光线，凹面镜等效透镜之焦距为Fx=Fcosθ，对于光轴与y轴所确定平面内的傍轴光线，等效透镜之焦距为Fy=F/cosθ，其中F=R／2，R为凹面镜曲率半径)
光泵浦的激光器结构如下图(a)所示，激光工作物质的有关参数如下：A20=5×107s-1；A21=1×108s-1；τ1=20ns；总粒子数密度n=n0+n1+n2=1014cm-3。泵浦波长35nm处的发射截面为10-14cm2，能级2→能级1的跃迁具有均匀加宽线型，中心波长为535nm，线宽△
求如图1.2.4(a)、(b)、(c)所示中各黑白条的水平空间频率和垂直空间频率，以及电视信号的最高频率。
光泵浦的激光器结构如图4．3(a)所示，激光工作物质的有关参数如下：A20=5×107s-1；A21=1×108s-1；τ1=20ns；总粒子数密度n=n0+n1+n2=1014cm-3。泵浦波长351nm处的发射截面为10-14cm2，能级2→能级1的跃迁具有均匀加宽线型，中心波长为535nm，线宽△v=1GHz。忽略泵浦光传输到腔内时的损失，并假设此系统处于稳态，折射率η=1，各能级的统计权重如图4．3(b)所示。试计算：
(1)能级2→能级1中心波长的发射截面； (2)能级2→能级1的阈值增益系数； (3)该激光器振荡在λ21=535nm时的单位面积的阈值泵浦光强(单位：W／cm2)。
如图4．16所示的放大介质在1．05μm波长处的小信号增益为6dB(即G0=4)，发射截面为10-17cm2，上、下能级寿命分别为500μs和10ns，增益介质每个端面的损耗为2％，环腔中光隔离器的损耗可忽略不计，试计算输出光强。
| 点 | 绝对坐标值 | 相对坐标值 | 点 | 绝对坐标值 | 相对坐标值 |
| A | (， ) | (， ) | E | (， ) | (， ) |
| B | (， ) | (， ) | F | (， ) | (， ) |
| C | (， ) | (， ) | G | (， ) | (， ) |
| D | (， ) | (， ) | H | (， ) | (， ) |
| A | (， ) | (， ) | E | (， ) | (， ) |
