激光原理技术与应用习题

习题I

1、He-Ne 激光器m μλ63.0≈，其谱线半宽度m μλ1210-≈∆，问λλ/∆为多少？要使其相干长度达到1000m ，它的单色性λλ/∆应是多少？

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η=1，已知Ne 原子m μλ6328.0=处谱线的MHz F 1500=∆ν，问腔内有多少个纵模振荡？光在腔内往返一次其光子奉命约为多少？光谱线的自然加宽ν∆约为多少？

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90.0=γ，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？

4、已知CO 2激光器的波长m μλ60.10=处光谱线宽度MHz F 150=∆ν，问腔长L 为多少时，腔内为单纵模振荡（其中折射率η=1）。

5、Nd 3—YAG 激光器的m μ06.1波长处光谱线宽度MHz F 51095.1⨯=∆ν，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？

6、某激光器波长m μλ7.0=，其高斯光束束腰光斑半径W 0=0.5mm 。

①求距束腰10cm 、20cm 、100cm 时，光斑半径W(z)和波阵面曲率半径R(z)各为多少？

②根据题意，画出高斯光束参数分布图。

7、He-Ne 激光器波长m μλ6328.0=，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 时两个反射镜上光斑尺寸W 平和W 凹。

②根据题意，画出光斑尺寸W 平和W 凹随腔长L 变化曲线。

8、比较激光振荡器和放大器的异同点。

9、试说明红宝石激光器的谱线竞争。

10、说明选单模（横、纵）的意义和方法。

11、钕玻璃激光工作物质，其荧光线宽nm D 0.24=∆λ ，折射率n=1.50，若用短腔选单纵模，腔长应为多少？

12、画出Nd 3-YAG 的能级图。

13、试从能级结构上分析钛宝石激光器的可调谐性。

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。

15、列举输出波长在红外波段的激光器。

16、半导体激光器发射光子的能量近似等于材料的禁带宽度，已知GaAs 材料的Eg=1.43eV 某一InGaAs 材料的Eg=0.96eV ，求它们的发射波长。

17、说明利用调Q 技术获得高峰值功率巨脉冲的原理，并简单说明调Q 脉冲形成过程中各参量（泵浦速率、谐振腔损耗、粒子反转数和光子数密度）随时间的变化。

18、当频率MHz f s 40= 的超声波在熔凝石英声光介质（n=1.54）中建立起超声场（us=5.96×105cm/s ）时，试计算波长为m μλ06.1= 的入射光满足布拉格条件的入射角θ 。

19、有一多纵模激光器纵模数是1千个，激光器的腔长1.5m ，输出的平均功率为1W ，认为各纵模振幅相等。（1）试求在锁模情况下，光脉冲的周期、宽度和峰值功率各是多少？（2）采用声光损耗调制元件锁模时，调制器上加电压()()t V t V m m ϖcos = ，试问电压的频率是多大？

20、有一掺钕钇铝石榴石激光器，振荡线宽（荧光谱线中能产生激光振荡的范围）osc v ∆ =10×1010Hz ，腔长L=0.5m ，试计算激光器的参量：（1）纵模频率间隔；（2）g v ∆ 可容纳纵模的数目；（3）假设各纵模振幅相等，求锁模后脉冲的宽度和周期；（4）锁模脉冲及脉冲间隔占有的空间距离。

21、解释非均匀加宽介质的增益曲线的“烧孔”现象与应用。

22、假如实空间体积为V ，则K 空间每个模的体积为)8/()2(3V k k k q n m π=∆∆∆ ，由于02≥=c v k π 和每个v 振荡模可以有2个相互垂直的偏振模，则它在K 空间的模密度是多少？振荡模总数是多少？实空间的

模密度（单位体积和单位频率间隔的振荡模数）是多少？