激光器件与技术部分习题.ppt.ppt

1、（4）使用氦的同位素可提高输出功率,实验表明：在充He-3时输出功率可提高25%左右，但He-3比He-4的价格要高很多。,1.计算光强比和增益系数。（1）一质地均匀的材料对光的吸收系数为0.1cm-1，光通过10cm长的该材料后，出射光强为入射光强的百分之几？（2）一光束通过长度为100cm的均匀激励的工作物质，如果出射光强是入射光强的两倍,试求该物质的增益系数。,第二章 习题,已知：（1），；（2），,.,求：（1）；（2）.,（2）由 得：,2.实验测得He-Ne激光器以波长 工作时的小信号增益系数为=310-3cm-1。设饱和光强 Is=30W/cm2时，以非均匀增宽计算腔内光强=50

2、 W/cm2 时的增益系数G；为保持振荡稳定,设反射镜R2的反射率为1,腔长l=10cm，问R1的反射率最小为多少(除透射损耗外，腔内其它损耗的损耗率=910-4 cm-1)?又设光斑面积 A1.110-2cm2,反射镜反射系数R1=0.992，问R1端输出光功率为多少毫瓦。,解：,（1）,（2）由 得：,于是可得R1的最小值为,（3）,1.波数也常用作能量的单位，1cm-1能量等于（）A.1.2410-7 eV；B.1.2410-6 eV；C.1.2410-5 eV；D.1.2410-4 eV。,2.自发辐射具有下列性质（）A.各向同性；B.单色性不好；C.非相干的；D.频率范围宽；E.无确

3、定偏振。,3.原子受激辐射的光与外来的引起受激辐射的光具有（）A.同频率；B.同发散角；C.同量子状态；D.同偏振方向；E.同传播方向。,D,A、B、C、D、E,A、C、D、E,第三章 习题,不同发散角因为衍射导致,4.属于同一状态的光子或同一模式的光波是（）A.相干的；B.部分相干的；C.不相干的；D.非简并的。,解：,答：每秒从激光上能级向下能级跃迁的粒子数是5.031019 个。,A,5.如果激光器在 输出 1W 连续功率，则每秒从激光上能级向下能级跃迁的粒子数是多少？,1瓦=1焦耳/每秒,6.设某固体激光器谐振腔长50cm，固体激光介质棒长30cm,其折射率为1.6,其本征纵模的频率间

4、隔是多少？,解：,由驻波形成条件 得两相邻纵模间隔为,带入已知条件得纵模的频率间隔为,答：略。,7.设激光器谐振腔长1m，两反射镜的反射率分别为80%和90%,腔内无激活物质,且其它损耗不计,分别求光在腔内往返2周及t=10-8秒时间的光强是初始光强的倍数。,解：,首先假设单位长度激光介质的增益为G，除反射损耗以外的其它损耗为，并设入射光强为I0，则往返一周的光强Iout为,考虑反射镜损耗，激光器起振条件为,代入上式得：,所以得激光器的阈值条件为,因为该题无增益（G=0，除反射镜的反射损耗外，无其他损耗）。,(1)往返两周上式书为,把两反射镜的反射率代入得,则 往返一周光强比为,由此可知,经过

5、 t=10-8 s 光在腔内可走三个单程。三个单程有可能 M2 两次反射，M1 一次反射；也有可能 M1 两次反射，M2 一次反射。,(2)经过 t=10-8s 所走距离S为,则两种情况的光强比分别为：,M1反射一次，M2反射两次,M2反射一次，M1反射两次,解：,三种跃迁的多普勒线宽用GHz表示分别为：,三种情况用m 表示则分别为：,三种情况用相位常数（cm-1）表示则分别为：,三种情况用cm-1表示则分别为：,三种情况用cm-1表示，且由能量换算因子得：,答：略。,热透镜效应：当棒内折射率变化时，一般棒中心折射率高，向外逐渐减小，光通过这种棒时，与通过正透镜相类似，因此称之为热透镜效应。,

6、1.一KDP电光晶体，l=3cm,d=1cm,在=0.5m时，no=1.51,ne=1.47,63=10.510-12mV-1。试比较该晶体分别纵向运用和横向运用，在相位延迟为=/2时，外加电压的大小各是多少？,解：纵向运用时，由 得,一、第一次作业,已知：l=3cm,d=1cm,=0.5m，no=1.51,ne=1.47,63=10.510-12mV-1，=/2。,求：纵向和横向应用U/2=?,横向运用没有进行温度补偿时：,由 得,横向运用有温度补偿时：,由 得,答：纵向运用时其半波电压是3.46kV,横向运用无温度补偿时半波电压是2.21104kV，有温度补偿时半波电压是。,2.LiNbO

7、3晶体在=0.55m时,no=2.29,电光系数 22=3.410-12mV-1，试讨论其沿 x2 方向外加电压，光沿x3方向传播的电光延迟和相应的半波电压特性。,解：电场 E 沿x2方向,则E1=0,E2=E,光沿x3方向传播 l 的距离后,由线性电光效应引起的光电延迟为,已知：=0.55m,no=2.29,22=3.410-12mV-1。,求：半波电压U=?,由 得,则得半波电压为,3.一KDP电光晶体，已知下列数据：l=3 cm,d=1 cm,=0.5m时，no=1.51，ne=1.47,63=10.510-12mV-1。试比较该晶体分别纵向运用和横向运用时的调制功率。,解：纵向运用时，

8、由 得,求：纵向运用和横向运用时的调制功率 P=?,又由 得,横向运用无温度补偿时：,，即,又由 得,由 得,横向运用有温度补偿时：,由 得,答：纵向运用时的调制功率是1.878kW，横向运用时的调制功率是7.70109kW。,又由 得,4.设计一个实验装置,测量 KDP 晶体的电光系数63，画出原理图，写出测量步骤。,解：测量原理图如下图（以纵向电光调制为例）,根据晶体纵向电光调制原理，晶体的光强透过率与外加电压有关，即,测量步骤为：,以波长为,光强为Ii平面单色光平行于x3轴入射；,经过主轴 x3 的折射率为KDP晶体的折射率no，其外加电压为U；,检测出射光强 It;,由 得电光系数 为

9、,二、第二次作业,1.当频率 fs=40MHz 的超声波在熔凝石英声光介质中(n=1.54)建立起超声场(vs=5.96105cm/s),试计算波长为=1.06m 的入射光满足布拉格条件的布拉格角。,已知：fs=40MHz=40106Hz，n=1.54，vs=5.96105 cms-1=596 ms-1，=1.06m=1.0610-6m。,求：布拉格角,解：由 得,2.一钼酸铅声光调制器，对He-Ne激光进行调制，已知声功率Ps=1W，声光相互作用长度L=1.8mm，换能器宽度H=0.8mm，M2=36.310-15s3kg-1。试求钼酸铅声光调制器的布拉格衍射效率。,已知：,Ps=1W,L=1.810-3m，H=0.810-3m，M2=36.310-15s3kg-1。,解：由 得,答：布拉格角为。,答：钼酸铅声光调制器的布拉格衍射效率为3.0%。,液体冷却的两种方式,全腔整体冷却方式结构简单、体积小，适用于小型聚光腔情况。缺点是，冷却液沉淀物污染棒、灯、腔，造成输出下降。,全腔整体冷却,分别冷却,优点：冷却效果好，不污染光腔表面。适用于大功率输出的器件。,液体对泵灯和激光棒分别冷却：,缺点：流动管道和封接环节多,结构复杂.此外玻璃套管影响泵浦效率.,