周炳琨激光原理第五章习题解答(完整版).docx

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1、周炳琨激光原理第五章习题解答(完整版)I、证明：由谐振腔内光强的连续性，有I=N-V=NrV=N-=Nr-斗7,谐振腔内总光子数=NS，+NS(L-/)=NSL!,L,=l+(L-l)SldN7dlCtjt-,NSl【7NSL1.2,解答：(1)n,=5=0.2,=10cz%=,vh=210sMHz,%=694.3/gjg=rJvhf+f生=823、解答：红宝石理想三能级系统：-L=-WI3、+a2/2和n+n?=n那么:普=A逆-(W回+A.设n(t)=c(t)eYW+AG,代入上式,并利用n(0)=n得:那么：n|=-占n+-%ne-(Wu+AGW3+A21W13+A21令An(rl)=0

2、,并由(WI3)=工,可得:W13(W13)t?zr做图如下:(WlJtW134、解答：此激光器为四能级系统，所以hvVEpt=jv2其中V5二工山=LlnA=Jln炉,242Mq27=1,-=s=-最后计算得，EpVw2L,2L1.vn2Z2L1.t时，0*与速度为（1一碧的原子的表观中心频率重合:-与速度为-fl-9c的原子的表观中心频率重合，故形成两个对称的烧空。当DA=%1时，/，0-均与速度为0的原子表观中心频率重合，形成一个烧空。（2）由（1）知当UAH%时，。一，犷分别与不同速度的原子发生烧空，不存在模式竞争;而当DA=Dol时，外，行共用一种速度的原子而发生模式竞争，一旦某一模

3、式增益超过另模式那么前者不断放大而后者那么会熄灭。（3）当0A=%时，0*，共用某一速度的Ne2。,而对于Ne22那么由于DAH%而使得二模式不存在竞争。(4)由于Ne?原子质量大于Ne20,那么前者多普勒线型较后者低。由增益系数g(tAL)=An0,L)知，为使增益曲线对称应使Ne22多一些。8、解答：vd=7.16107y021 2r由加1 + AU,为使烧空重叠要求M %(2)vh=v,vt=+FaP=0.2GHz当I=O时:AUH宗，得:L0.7m0.57m当I=IOWCm时，取L=O2Wcm-2,那么：L9,解答；(1).hvN=P-Nn、CNlNntcl当11=11A%时，J=O.

4、1积分上式，得N=exp(J+G当，=O时，InN=I,c=0当N=5.31xl()7时，r=5.9310、解答：(1)Otnigm,所以不能起振。(2)输入光强满足以下条件时，可以起振由式O得:由10,得起振条件为：gmIscJs当虱I)=(l)时，获得稳定振荡，此时腔内光强为：11、解答：gl=,2J=T+：g=+a当g,=g时，T有最大值Tt,且解上面两方程，得dp12、解答：(I)么=dPp当PP=Pw吐PF得：C=-5Z8W故p=0.024%-52.8那么当PP=IokW时,小=4匹仇7。该平凹腔有效腔长L=L-/(l-3=0466mUpSR其等价共焦球面腔参数为:原光束直径为：2o(zJ=23o1.47rnm假设换为平面镜输出光斑直径为工作物质直径d.那么:K%=，=25,T=ZPp+C=0.02Ip。-35当PP=IO&W时，p=175W13、解答：由Aq=f,那么：“=列JADS=7MHz2Ls/L。