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[主观题]

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如下图所示的三能级Q开关固体激光器，长度l为10cm，横截面A为1cm²的激光工作物质，置于L=30cm长的谐振腔内，掺杂离子浓度为1.58×10¹⁹/cm³，在694.3nm处的吸收截面σ₁₂=1.27×10^-20cm²，泵浦激励产生的激光上能级(E₂)起始集居数密度n₂=10¹⁹/cm³，忽略E₃能级的集居数密度，即n₃≈0。用中心波长λ₀=450nm的光泵浦激励，其中90%的被泵浦离子从E₃弛豫到E₂，E₂的自发辐射寿命为3ms，激光介质折射率η=1.78，电光晶体折射率η_s=2.35，Q开关长度l_s=8cm，反射镜参数为r₁=0.95，T₁=0；r₂=0.7，T₂=0.3，激光介质两端面损耗均为3%，Q开关每个端面损耗为5%，Q开关打开后的吸收损耗率(1-T_s)为2%，能级简并度为f₁=4，f₂=2。试计算：

如下图所示的三能级Q开关固体激光器，长度l为10cm，横截面A为1cm2的激光工作物质，置于L=30

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发布时间：2022-12-04

更多“如下图所示的三能级Q开关固体激光器，长度l为10cm，横截面A为1cm2的激光工作物质，置于L=30cm长的谐振腔内，掺”相关的问题

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一环腔激光器如下图(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τ₁τ₂。能级为图(b)所示。求：

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第3题

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第4题

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一激光系统的有关参数如下图(b)所示，能级2→能级1的自发发射爱因斯坦系数为5×10⁴s^-1，自发发射谱线线型近似为三角形，如图(a)所示。若以泵浦速率R₂将粒子激励到能级2后，粒子向下跃迁到能级1，能级1及能级2的寿命均为10μs。假设系统处于稳态，激活介质的折射率为1.76，统计权重f₂=1，f₁=2。

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第5题

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均匀加宽激光工作物质的能级图如下图所示。单位体积中将原子自能级0(基态)激励至能级2的速率是R₂。能级2的原子以几率及返回能级1和能级0。能级2→能级1的自发辐射几率A₂₁=6×10⁶s^-1，线宽△=10GHz(假设具有洛伦兹线型)。能级1上的原子以极快的速率跃迁到能级0，所以能级1的原子数密度n₁≈0。折射率为1。

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第6题

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4.15光泵浦的激光系统如下图所示，激光工作物质能级示于图(a)，在热平衡状态下，能级1，能级2上的粒子数可忽略不计。将泵浦光波长调到能级0→能级2跃迁中心频率，从一侧入射到工作物质上，将能级0的粒子抽运到能级2。能级2的粒子数通过自发发射和无辐射跃迁回到能级0，其跃迁几率分别为A₂₀=10⁶s^-1，S₂₀=5×10⁶s^-1；能级2和能级1之间存在自发发射和受激发射，其自发发射爱因斯坦系数A₂₁为10⁵s^-1，能级1的寿命τ₁=10^-7s。为了简化，假定n₂，n₁n₀，基态粒子数密度视为常数，n₀=10^-7cm^-3。该激光工作物质为均匀加宽介质，能级2→能级0及能级2→能级1跃迁谱线具有洛伦兹线型，其线宽△=10GHz，激光器处于稳态工作。其他参数如下图(b)中所示。求：

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第7题

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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：

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第8题

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工作物质的能级系统如下图(b)所示。单位体积中自基态能级0→能级2的激励速率是R₂，能级1的寿命极短，以至于该能级的粒子数密度n₁≈0，能级2的寿命是τ₂。今有一宽为T(T＞τ₂)，光强为I，频率与能级2-能级1跃迁中心频率相应的矩形脉冲光照射该工作物质。观察者用光探测器检测其侧荧光并用示波器记录荧光波形。入射光脉冲及荧光波形图如图(a)所示，S₀与S₁分别为无光照及有光照时的侧荧光达到稳态时的光强。

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第9题

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一激光系统的有关参数如下图4．12(b)所示，能级2→能级1的自发发射爱因斯坦系数为5×104s-1，自发发射谱线线型近似为三角形，如图4．12(a)所示。若以泵浦速率R2将粒子激励到能级2后，粒子向下跃迁到能级1，能级1及能级2的寿命均为10μs。假设系统处于稳态，激活介质的折射率为1．76，统计权重f2=1，f1=2。

(1)求能级2→能级1跃迁中心频率的发射截面； (2)根据图4．13所示激光器参数，计算阈值泵浦速率； (3)从速率方程出发，推导大信号情况下的能级2一能级1反转粒子数密度和中心频率处增益系数表达式(表达式用泵浦速率、能级寿命、能级统计权重和发射截面来表示)。

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第10题

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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：

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第11题

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均匀加宽气体激光工作物质的能级图如下图所示，其中能级0为基态。单位体积基态分子至上能级3的泵浦速率为R₃，如果τ₃/τ₁合适，则可获得能级3→能级1跃迁的增益。然而基态分子也可被激励到能级2(单位体积的泵浦速率为R₂)，如有与λ₂₁相应的谐振腔，能级2→能级1跃迁可形成激光，它将使能级1的分子数密度增加，并使波长λ₃₁的增益下降。假设系统处于稳态，各能级的统计权重均为1，能级2→能级1的自发辐射可忽略不计，1/τ₃=1/τ₃₀+1/τ₃₁。

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