要实现粒子数反转,系统要有激励能源使粒子激发,并且工作物质还要有合适的()能级。
第1题
A.只要有足够强的激励能源,以不断地对处于低能级的粒子供给能量,则无论何种工作物质,都能实现粒子数反转
B.只要有足够的激励能源,在工作物质任何两个能级之间都能实现粒子数反转
C.有了足够的激励能源,还要求工作物质有合适的能级结构才能实现粒子数反转
D.有足够的激励能源、工作物质有合适的能级结构,还要求有稳定的光学谐振腔
第2题
A.由于工作物质中的粒子吸收了外来光子,从而使光子数增加
B.一个外来光子可以同时激励许多粒子使之产生受激辐射
C.外来光子只是起激励作用,但并不为粒子吸收,一个光子激励某一粒子使之产生受激辐射,从而产生两个光子,这两个光子再去激励其他粒子又产生更多的光子……
D.粒子是否吸收外来光子,对受激辐射光放大来说无关紧要,产生光放大的关键是有光学谐振腔
第3题
第4题
第5题
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)。
第6题
(1)若系统未激发,求能级1→能级2的吸收系数; (2)若激励强度无限大,求可获得的最大的小信号增益系数。
第7题
第8题
某调Q掺钕钇铝石榴石激光器具有均匀加宽洛伦兹线型,△=120GHz,起始反转粒子数密度△ni=5△nt(),式中△nt()为Q开关开启后中心频率处的阈值反转粒子数密度。如果腔内设置一可调谐选纵模机构来改变巨脉冲的频率,且忽略插入损耗。试求当时的归一化峰值脉冲功率;归一化脉冲能量和估算归一化脉冲宽度。(假设调谐时泵浦功率或能量不变,工作物质长度等于腔长)。
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
某调Q掺钕钇铝石榴石激光器具有均匀加宽洛伦兹线型,△vH=120GHz,起始反转粒子数密度△ni=5△t(v0),式中△nt(v0)为Q开关开启后中心频率处的阈值反转粒子数密度。如果腔内设置一可调谐选纵模机构来改变巨脉冲的频率,且忽略插入损耗。试求当v=v0+60GHz时的归一化峰值脉冲功率[Pm(v)/Pm(v0)];归一化脉冲能量[E(v)/E(v0)]和估算归一化脉冲宽度[△t(v)/△t(v0)]。(假设调谐时泵浦功率或能量不变,工作物质长度等于腔长)。
第11题
光泵浦的激光系统如图4.9所示,激光工作物质能级示于图4.9(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,n1<<n0,基态粒子数密度视为常数,n0=1017cm-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△vH=10GHz,激光器处于稳态工作。其他参数如图4.9(b)中所示。求:
(1)中心泵浦波长的吸收截面σp; (2)能级2→能级1的中心频率发射截面σ21; (3)能级2寿命; (4)泵浦光很弱并忽略受激发射时的n2/n1比值; (5)阈值增益和中心频率阈值反转粒子数密度; (6)写出用σp,Ip,σ21和I表示的能级2和能级1的速率方程,求阈值泵浦光强(其中Ip和I分别为泵浦光强和腔内激光光强); (7)如果泵浦光强是阈值的10倍,能级2→能级1跃迁以受激发射为主,估算该激光器的输出光强。