如图2.38所示激光器,运行模式为TEM00模,设平面镜在z=0处,其输出的高斯光束照射在焦距为F3的透镜
若有一Q开关使激光器的阈值反转粒子数密度由(如下图(a)所示),激光器相继产生两个巨脉冲(如图(b)所示),若在t=0时的反转粒子数密度为△ni,比值△ni/=β=4,如欲使两脉冲能量E1=E2,求值。
如图2.32所示气体激光器。 (1)谐振腔是否为稳定腔? (2)TEM00q模和TEM10q模之间的频率差是多少? (3)激光器放电管(圆形)的尺寸应多大,才能使得TEM00q模为管壁所截获的功率小于0.1%? (4)维持振荡的激光器放电管的最小增益系数应等于多少?
一环腔激光器如图4.2(a)所示,腔内激活介质长1.5cm,发射截面为10-18cm2,上能级寿命为14μs,而下能级寿命短得多,即τ1<<τ2。能级为图4.2(b)所示。
求: (1)中心频率阈值反转粒子数密度; (2)中心频率处的饱和光强和中心波长; (3)若小信号增益系数g0=0.5cm-1,假定中心频率光波按逆时针方向行进,计算从M2镜输出光强。
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)。
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△=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(b)所示。试计算:
下图(a)为一连续工作均匀加宽激光器的能级系统,假设能级1和能级2的泵浦速率相同(即R1=R2),能级1寿命τ1≈0,能级2寿命τ2=100ns,能级2至能级1跃迁中心频率处的发射截面σ=1.3×10-17cm2,能级0未抽空。光谐振腔其他参数如图(b)所示。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?
下图(a)所示F-P谐振腔腔长在d0附近轻微变化时,其透过光强随腔长d变化的曲线如图(b)所示。已知入射至F-P腔的光源是He-Ne激光器(λ0=6328Å),d0=1cm。求
图2.29(a)所示F—P谐振腔腔长在d0附近轻微变化时,其透过光强随腔长d变化的曲线如图2.29(b)所示。已知入射至F—P腔的光源是He—Ne激光器(λ0=6328A),d0=1cm.
求 (1)图中δd的值; (2)腔的精细度; (3)腔的Q值。