周炳琨激光原理第五章习题解答(完整版).docx

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)SldN7dlCtj<t-,NSl【7NSL'1.'2,解答：(1)n,=5=0.2,=10c"z%=,vh=2×10sMHz,%=694.3/gjg=rJ<vhf+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,并由(WI3)=工,可得:W"13(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，Ep<×10-2J5、解答：设半导体有源区长为L：11.由JIQCLa4Inr和J?8LaHIn,r=r=0.332rr2r那么:4 1L + LlLa + ().556、解答：（1）均匀加宽，匕，=>Vw"2L,2L"1.<3m（2）非均匀加宽/.Vti>vn"2Z2L1.<3m7、解答：（1）以轴向速度沿顺时针为正：当DA>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-9"c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)=An0¼,L)知，为使增益曲线对称应使Ne22多一些。8、解答：vd=7.16×107y021 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:L>0.7m0.57m当I=IOWCm时，取L=O2Wcm-2,那么：L>9,解答；(1).hv°N=P-Nn、CNlNntcl当11=11A%时，J=O.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)Otni>gm,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1>0,得起振条件为：gmIsc>Js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。