有一均匀激励的均匀加宽增益盒被可变光强的激光照射。当入射光频率为中心频率v0时,盒的小信号增益
第1题
有一均匀激励连续工作行波放大器,工作物质具有均匀加宽线型,中心频率处小信号增益系数为gm,损耗系数为α,长为l。入射光频率恰为工作物质的中心频率,入射光强为I0。输出光强为Il。令β0=I0/Is,βl=Il/Is,Is为中心频率饱和光强。求证
第2题
有一长为l的均匀激励连续工作行波放大器,其工作物质具有均匀加宽线型。入射光频率为,入射光强为I0,输出光强为I(l)。工作物质中的损耗很小,可忽略不计,求证所述放大器中小信号增益的半值线宽当G0()=30dB时,δ有多大?
第3题
均匀激励的均匀加宽连续光放大器具有小信号增益13dB。 (1)若频率为v的输入光光强为5w/cm2时的输出光强为30W/cm2,求其饱和光强Is(v); (2)能从放大器提取的单位面积最大功率是多少?
第4题
有一均匀加宽激光器如下图所示,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:
第5题
一均匀加宽、高增益环形激光器,其结构如下图所示,四块反射镜的反射率分别为r1=0.9,r2=0.7,r3=0.6,r4=0.95;T1=T2=T4=0,T3=0.2。设小信号增益系数为阈值增益系数的3倍,中心频率附近的光波在腔内以逆时针方向传播。如中心频率饱和光强Is=5W/cm2,求输出光强。
第6题
第7题
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?
第8题
均匀加宽激光工作物质的能级图如图3.15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τ21-1及τ20-1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△v=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。 (1)求能级2→能级1跃迁的中心频率发射截面; (2)要使小信号中心频率增益系数g0(v0)=0.01cm-1,R2应有多大? (3)求能级2→能级1跃迁的中心频率饱和光强; (4)要得到上述小信号中心频率增益系数,需要多大的泵浦功率密度? (5)将线宽用nm及cm-1为单位表示。
第9题
图4.11(a)所示的环腔激光器中的激活介质为均匀加宽介质,跃迁中心波长λ0=600m,跃迁几率A21=6×104s-1,自发辐射线型为图4.11(b)所示的三角形,假设增益介质端面一空气间无损耗,上能级寿命为3.9μs,小信号反转粒子数密度△n0=5×1013cm-3。激光按逆时针方向振荡。求: (1)中心频率发射截面σ21,饱和光强Is和阈值反转粒子数密度; (2)在阈值以上有多少个TEM00q模; (3)腔内光强达到3×Is时的反转粒子数密度; (4)M2镜输出光强。
第10题
均匀加宽均匀激励连续工作放大器的损耗系数α≈0,频率为v的输入光光强为I0,I0>>Is(v),求: (1)输出光强I(l); (2)从放大器提取的单位面积光功率极限Imax。
第11题
图4.5(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4.5(b)所示。
试求: (1)能级2至能级1跃迁小信号增益系数为0.05cm-1时所需的单位体积泵浦功率(单位:W/cm3); (2)从腔的右端可获得的激光输出光强。