丘志仁《激光原理与技术》第二次习题答案.pdf

1. 解释非均匀加宽介质的增益曲线的“烧孔”现象与应用。 解：在谐振腔中，自发发射频率为 Vq 的纵模，在谐振腔内振荡，并在光子 hVq 的作用下，仅仅是具有速度为 Vz 的激发原子才产生受激发射，Vz 满足 ??Vz ??q ??0 ??1 ，那么必然导致这部分激发原子的损耗。相应的粒子数原 ??c 子 不 参 与 此 受 激 发 射 ， 而 增 益 正 比 于 反 转 粒 子 数 ， 因 此 在 频 率 ??Vz ??q ??0 ??1 处导致粒子数损耗，增益也下降，在增益曲线上产生一个 ??c ??Vz 凹陷。同理在??q?10????1 处也同样产生一个凹陷。这样的物理效应 ??c 称为烧孔效应。反转值大为减少，而以其他速度运动的激发。 应用：单模产生及稳频应用。 2. 什么是兰姆凹陷？兰姆凹陷产生的条件? 调节激光器管长度较短时，非均匀展宽的激光器单模振荡。当模? q 与中心频 率? 0 不重合时，由于谐振腔反射镜的反射作用，纵然在单模? q 的工作状态下， 增益曲线上仍有两个凹陷。逐渐调节谐振腔的长度，使? q 模逐渐靠近中心频 率? 0 ，两凹陷也逐渐靠近，? q 与? 0 重合时，两凹陷重叠为一个凹陷，且此时 功率输出呈现一个凹陷，这个功率凹陷常被称为兰姆凹陷。 ? 产生条件：非均匀谱线增宽，单模振荡，模 q 与中心频率重合 3. 目前激光器应用领域中采用什么激光器？比如 (a)激光加工、热处理、焊接、切割 (b)通信 (c)光盘 (d)激光武器 (e) 全息照相 (f)三维微加工 (g)医用 (h)遥感 要查资料 a)固体激光器：Nd:YAG 激光器（连续或脉冲），气体激光器：CO2 激光器 b)半导体激光器: 1310，1550nm 激光器 c) 半导体激光器（LD）：红光 AlGaInP 半导体激光器（DVD）， 紫光 InGaNLD 半导体激光器（高密度光盘） d) 固定激光器（高功率的激光器） e) 全息照相：He-Ne 激光器 f) 三维加工：CO2 激光器，光纤激光器 g) 准分子激光器（近视治疗），YAG 激光器（倍频） 氩离子激光器（光 动力疗法） h) 可调谐半导体激光器 4. 说明利用调 Q 技术获得高峰值功率巨脉冲的原理，并简单说明调 Q 脉冲形成过程中各参量（泵浦速率、谐振腔损耗、粒子反转数和光子数密 度）随时间的变化。 在泵浦过程中，大部分时间里谐振腔牌高损耗状态（低 Q），阈值很高，不能 起振，处于激光上能级的粒子数不断积累，到某一时刻达到最大值，反转粒 子数也达到最大值，Q 值突然变大，建立激光振荡，输出脉冲激光。 5. 激光器锁模的工作原理？参考课本推导出锁模输出的电场表达式，并说明表 达式的各部分含义。 P33-34 ??N sin() ????t q ?? ikt()??