激光原理答案703
激光原理 (陈钰清 王静环 着)课后答案
kz =
上式可通过积分得到
I (z ) = I 0 exp g 0 z ⇒ exp g 0 z =
ln =
I (z ) I (z ) ⇒ g 0 z = ln ⇒ g0 = I0 I0
解答完毕。
I (z ) I0 ln 2 = = 6.93 × 10 − 4 mm −1 z 1000
《激光原理》习题解答第二章习题解答 1 试利用往返矩阵证明共焦腔为稳定腔,即任意傍轴光线在其中可以往返无限次,而且两次往返即自行闭 合. 证明如下: (共焦腔的定义——两个反射镜的焦点重合的共轴球面腔为共焦腔。共焦腔分为实共焦腔和虚共 焦腔。公共焦点在腔内的共 焦腔是实共焦腔,反之是虚共焦腔。两个反射镜曲率相等的共焦腔称为对称共 焦腔,可以证明,对称共焦腔是实双凹腔。 ) 根据以上一系列定义,我们取具对称共焦腔为例来证明。 设两个凹镜的曲率半径分别是 R1 和 R 2 ,腔长为 L ,根据对称共焦腔特点可知:
+3
4 在红宝石调 Q 激光器中,有可能将几乎全部 C r 宝石棒直径为 1cm,长度为 7.5cm, C r
+3
离子激发到激光上能级并产生激光巨脉冲。设红
19
离子浓度为 2 × 10
cm −3 ,巨脉冲宽度为 10ns,求激光的最大
能量输出和脉冲功率。 解答: 红宝石调 Q 激光器在反转能级间可产生两个频率的受激跃迁, 这两个跃迁几率分别是 47%和 53%, 其中几率占 53%的跃迁在竞争中可以形成 694.3nm 的激光,因此,我们可以把激发到高能级上的粒子数看 成是整个激发到高能级的 C r
I0
,经 过
z
距离 后 的 光强 为
I (z )
,根 据 损 耗系 数
激光原理与技术答案 (4)
激光原理与技术答案
激光原理及技术相关的问题较为广泛,以下是一些可能的
答案:
1. 激光的原理是通过光的受激辐射产生一种高度单色、高
度方向一致并具有相干性的光。
这是通过将活性物质置于
一个光学腔中,通过激光器提供的能量,激发活性物质中
的电子跃迁,产生光子受激辐射,最终得到激光。
2. 激光技术在许多领域有广泛应用。
例如,医学领域中的
激光手术可以精确切割组织,减少出血和伤口,加速恢复。
在通信领域,激光器用于光纤通信系统中的信号传输。
此外,激光还用于测距、测速、材料加工、激光打印、光刻、激光雷达等领域。
3. 激光的主要特点包括聚焦度高、方向性好、单色性好和
相干性好。
这些特点使得激光可以用于精确控制光束的传
播方向、聚焦到非常小的区域以及进行高精度的测量和加工。
4. 激光器的种类包括气体激光器、固体激光器、半导体激光器和液体激光器等。
不同类型的激光器具有不同的工作原理和特点,适用于不同的应用领域。
5. 激光的产生和操作涉及多个关键技术,例如激光的泵浦方式、活性物质的选择、腔体的设计和模式控制等。
这些技术的发展和创新推动了激光技术的进步和应用的拓展。
6. 激光的安全问题也需要引起重视。
激光束具有很高的能量密度,如果不正确使用和操作,可能会对人体和环境造成危害。
因此,正确的激光防护和安全措施也是激光技术应用中必须注意的问题之一。
激光原理部分课后习题答案
µ
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练习: 思考练习题2第 题 练习: (思考练习题 第9题).
第 二 章
§ 2 4 非 均 匀 增 宽 型 介 质 的 增 益 系 数 和 增 益 饱 和 .
连 续 激 光 器 的 原 理
µ hν 0 f (ν 0 ) πc∆ν c I s (ν 0 ) = hν 0 σ e (ν 0 ) ⇒ I s (ν 0 ) = 2 µτ σ e (ν ) = ⇒ ∆n σ e (ν 0 )τ 2 µ f (ν 0 ) = G (ν ) = ∆nB21 hνf (ν ) π∆ν c hν 0 (2) I s (ν 0 ) = σ e (ν 0 )τ ⇒ 2 c f (ν 0 ) σ e (ν 0 ) = 2 8πν 0 µ 2τ hν 0 4π 2 hcµ 2 ∆ν I s (ν 0 ) = = = 3.213 × 10 5 W / cm 2 σ e (ν 0 )τ λ3 上一页 回首页 下一页 回末页 回目录
第 二 章
§ 2 4 非 均 匀 增 宽 型 介 质 的 增 益 系 数 和 增 益 饱 和 .
练习: 思考练习题2第 题 练习: (思考练习题 第6题). 推导均匀增宽型介质,在光强I,频率为ν的光波作 用下,增益系数的表达式(2-19)。
∆ν 2 0 ) ]G (ν ) G (ν ) 2 = G (ν ) = I f (ν ) I ∆ν 2 1+ (ν − ν 0 ) 2 + (1 + )( ) I s f (ν 0 ) Is 2
.
I ( z ) = I ( 0) e
− Az
I ( z) 1 − 0.01⋅100 ⇒ =e = = 0.368 I ( 0) e
激光原理第一章
其中 m, n, q = 0, 1, 2, · · · 分别代表沿三边所含的半波数目。这时波矢 ⃗ k 所满足应满足 kx = m π , ∆x ky = n π , ∆y kz = q π ∆z
每一组 m, n, q 对应腔内的一种模式(包含两个偏振) 。 在由 kx , ky , kz 所张开的波矢空间中,每个模式对应一个点,所有模式点呈周期性排列。每一模式沿 kx , ky , kz 三个方向与相邻模式的间隔分别为 ∆kx = π , ∆x ∆ky = π , ∆y ∆kz = π ∆z
证明: k 区间的模式数。 k ∼ ⃗ k +d⃗ • 首先考虑,波矢大小处于 ⃗ 在波矢空间中,波矢大小处于 ⃗ k ∼ ⃗ k +d⃗ k 区间的体积为 4π ⃗ k d⃗ k 对于驻波模来说所有模式点只位于 kx ky kz 直角坐标系的第一个 1/8 相限,再考虑到一个空间模 式包含 2 个偏振模。因此,波矢大小位于 ⃗ k ∼ ⃗ k +d⃗ k 区间的模式数为 ⃗ ⃗ 1 4π k d k 2× π3 8 V • 然后再考虑,频率位于 ν ∼ ν + dν 区间内的模式数。 2π 2π 2π 2π 由于 ⃗ ν ,因此频率范围 ν ∼ ν + dν 对应波矢大小位于区间 ν∼ ν+ dν ,该区 k = c c c c 间在波矢空间所对应的体积为 4π 2 2π 4π 2 ν 2 dν c c 因此,其中的模式数为 2× 1 4π 8 4π 2 2 2π ν dν 8πν 2 c2 c = V dν π3 c3 V
于是工作物质的增益系数为 g = α + ln (2.72)/l = 0.2 cm−1 。
第一章
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(完整版)激光原理第一章答案
第一章 激光的基本原理1. 为使He-Ne 激光器的相干长度达到1km ,它的单色性0/λλ∆应是多少? 提示: He-Ne 激光器输出中心波长632.8o nm λ= 解: 根据c λν=得 2cd d d d ννλνλλλ=-⇒=-则 ooνλνλ∆∆=再有 c c cL c τν==∆得106.32810o o o c o c c L L λλνλνν-∆∆====⨯ 2. 如果激光器和微波激射器分别在=10μm λ、=500nm λ和=3000MHz ν输出1W 连续功率,问每秒从激光上能级向下能级跃迁的粒子数是多少?解:设输出功率为P ,单位时间内从上能级向下能级跃迁的粒子数为n ,则:由此可得:其中346.62610J s h -=⨯⋅为普朗克常数,8310m/s c =⨯为真空中光速。
所以,将已知数据代入可得:=10μm λ时: 19-1=510s n ⨯=500nm λ时:18-1=2.510s n ⨯ =3000MHz ν时:23-1=510s n ⨯3.设一对激光能级为2E 和1E (21f f =),相应的频率为ν(波长为λ),能级上的粒子数密度分别为2n 和1n ,求(a) 当ν=3000MHz ,T=300K 时,21/?n n = (b) 当λ=1μm ,T=300K 时,21/?n n = (c) 当λ=1μm ,21/0.1n n =时,温度T=?解:当物质处于热平衡状态时,各能级上的粒子数服从玻尔兹曼统计分布,则(a) 当ν=3000MHz ,T=300K 时:(b) 当λ=1μm ,T=300K 时:cP nh nh νλ==PP n h hcλν==2211()exp exp exp b b b n E E h hc n k T k T k T νλ⎡⎤⎛⎫⎛⎫-=-=-=- ⎪ ⎪⎢⎥⎣⎦⎝⎭⎝⎭3492231 6.62610310exp 11.3810300n n --⎛⎫⨯⨯⨯=-≈ ⎪⨯⨯⎝⎭34822361 6.62610310exp 01.381010300n n ---⎛⎫⨯⨯⨯=-≈ ⎪⨯⨯⨯⎝⎭(c) 当λ=1μm ,21/0.1n n =时:4. 在红宝石调Q 激光器中,有可能将几乎全部3+r C 离子激发到激光上能级并产生激光巨脉冲。
激光原理笔试题及答案
激光原理笔试题及答案一、选择题(每题5分,共20分)1. 激光的英文缩写是:A. LEDB. LCDC. LASERD. LEDE答案:C2. 激光的产生原理是:A. 热效应B. 光电效应C. 康普顿散射D. 受激辐射答案:D3. 激光器中,工作物质是:A. 气体B. 液体C. 固体D. 所有选项答案:D4. 下列哪种激光器不是基于固体激光器的?A. 红宝石激光器B. 钕玻璃激光器C. 氩离子激光器D. 二氧化碳激光器答案:C二、填空题(每空5分,共20分)1. 激光的特点是方向性好、_______、亮度高。
答案:单色性好2. 激光器的工作原理基于_______效应。
答案:受激辐射3. 激光器的输出功率通常用_______来表示。
答案:瓦特4. 激光器的类型包括固体激光器、_______激光器、气体激光器等。
答案:液体三、简答题(每题10分,共20分)1. 简述激光的产生过程。
答案:激光的产生过程包括激发、粒子数反转和受激辐射放大。
首先,工作物质被激发到高能级,使得高能级上的粒子数多于低能级,形成粒子数反转。
然后,当一个高能级的粒子通过受激辐射释放光子时,会激发更多的粒子以相同的方式释放光子,形成相干光束,即激光。
2. 描述激光在医学领域的应用。
答案:激光在医学领域的应用非常广泛,包括激光外科手术、眼科治疗、皮肤治疗、肿瘤治疗等。
激光手术可以减少出血和感染的风险,提高手术的精确性和安全性。
在眼科治疗中,激光可以用于矫正视力,如LASIK手术。
在皮肤治疗中,激光可以用于去除痣、纹身和疤痕。
在肿瘤治疗中,激光可以用于精确地摧毁肿瘤细胞。
四、计算题(每题20分,共40分)1. 假设一个激光器的输出功率为100mW,工作波长为532nm,请计算激光的光子能量。
答案:光子能量E = h * c / λ,其中 h 是普朗克常数(6.626x 10^-34 Js),c 是光速(3 x 10^8 m/s),λ 是波长(532 x10^-9 m)。
激光 原理课后习题答案
激光原理复习题第一章电磁波1、麦克斯韦方程中麦克斯韦方程最重要的贡献之一是揭示了电磁场的内在矛盾和运动;不仅电荷和电流可以激发电磁场,而且变化的电场和磁场也可以相互激发。
在方程组中是如何表示这一结果?答:每个方程的意义:1)第一个方程为法拉第电磁感应定律,揭示了变化的磁场能产生电场。
2)第二个方程则为Maxwell的位移电流假设。
这组方程描述了电荷和电流激发电磁场、以及变化的电场与变化的磁场互相激发转化的普遍规律。
第二个方程是全电流安培环路定理,描述了变化的电场激发磁场的规律,表示传导电流和位移电流(即变化的电场)都可以产生磁场。
第二个方程意味着磁场只能是由一对磁偶极子激发,不能存在单独的磁荷(至少目前没有发现单极磁荷)3)第三个方程静电场的高斯定理:描述了电荷可以产生电场的性质。
在一般情况下,电场可以是库仑电场也可以是变化磁场激发的感应电场,而感应电场是涡旋场,它的电位移线是闭合的,对封闭曲面的通量无贡献。
4)第四个方程是稳恒磁场的高斯定理,也称为磁通连续原理。
2、产生电磁波的典型实验是哪个?基于的基本原理是什么?答:赫兹根据电容器经由电火花隙会产生振荡原理设计的电磁波发生器实验。
(赫兹将一感应线圈的两端接于产生器二铜棒上。
当感应线圈的电流突然中断时,其感应高电压使电火花隙之间产生火花。
瞬间后,电荷便经由电火花隙在锌板间振荡,频率高达数百万周。
有麦克斯韦理论,此火花应产生电磁波,于是赫兹设计了一简单的检波器来探测此电磁波。
他将一小段导线弯成圆形,线的两端点间留有小电火花隙。
因电磁波应在此小线圈上产生感应电压,而使电火花隙产生火花。
所以他坐在一暗室内,检波器距振荡器10米远,结果他发现检波器的电火花隙间确有小火花产生。
赫兹在暗室远端的墙壁上覆有可反射电波的锌板,入射波与反射波重叠应产生驻波,他也以检波器在距振荡器不同距离处侦测加以证实。
赫兹先求出振荡器的频率,又以检波器量得驻波的波长,二者乘积即电磁波的传播速度。
激光原理(含答案)
1、试证明:由于自发辐射,原子在E2能级的平均寿命211/s A τ=。
(20分)证明:根据自发辐射的性质,可以把由高能级E2的一个原子自发地跃迁到E1的自发跃迁几率21A 表示为212121()spdn A dt n = (1)式中21()spdn 表示由于自发跃迁引起的由E2向E1跃迁的原子数因在单位时间内能级E2所减少的粒子数为221()sp dn dn dt dt =- (2)把(1)代入则有2212dn A n dt =- (3)故有22021()exp()n t n A t =- (4)自发辐射的平均寿命可定义为22001()s n t dt n τ∞=⎰ (5)式中2()n t dt为t 时刻跃迁的原子已在上能级上停留时间间隔dt 产生的总时间,因此上述广义积分为所有原子在激发态能级停留总时间,再按照激发态能级上原子总数平均,就得到自发辐射的平均寿命。
将(4)式代入积分(5)即可得出210211exp()s A t dt A τ∞=-=⎰2、一光束通过长度为1m 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。
(20分)解: 若介质无损耗,设在光的传播方向上z 处的光强为I(z),则增益系数可表示为()1()dI z g dz I z =故()(0)exp()I z I gz =根据题意有(1)2(0)(0)exp(1)I I I g ==⨯解得1ln(2)0.693g cm -==3、某高斯光束0 1.2,10.6.mm um ωλ==今用F=2cm 的锗透镜来聚焦,当束腰与透镜的距离为10m,1m,0时,求焦斑大小和位置,并分析结果 (30分)解:由高斯光束q 参数的变化规律有(参书P77: 图2.10.3) 在z=0 处200(0)/q q i πωλ== (1)在A 处(紧挨透镜L 的“左方”)(0)A q q l=+ (2)在B 处(紧挨透镜L 的“右方”)111B A q q F =-(3)在C 处C B Cq q l =+ (4)又高斯光束经任何光学系统变换时服从所谓ABCD 公式,由此得00C Aq Bq Cq D +=+ (5)其中1101011/101C A B l l C D F ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦ (6)则222220022222200()()()()()()()C C l F l F q l F i F l F l πωπωλλπωπωλλ--=++-+-+ (7)在像方高斯光束的腰斑处有{}Re 1/0C q =,得2202220()()0()()C l F l l F F l πωλπωλ--+=-+ (8)解得像方束腰到透镜的距离2'2220()()()C F l F l l F F l πωλ-==+-+ (9)将(9)代入(8)得出22220()()()C F l F q iF l πωλ-=-+ (10)由此求得220'222001111Im (1)()C l q F F πωπωλωλ⎧⎫=-=-+⎨⎬⎩⎭ (11。
激光原理答案
《激光原理》习题解答第一章习题解答1为了使氦氖激光器的相干长度达到 1KM ,它的单色性丸0应为多少?解答:设相干时间为.,则相干长度为光速与相干时间的乘积,即L c = c由以上各关系及数据可以得到如下形式: 解答完毕。
2如果激光器和微波激射器分别在10 gm> 500nm 和f =3000MH Z输出1瓦连续功率,问每秒钟从激光上能级向下能级跃迁的粒子数是多少。
解答:功率是单位时间内输出的能量,因此,我们设在 dt 时间内输出的能量为dE ,则功率=dE/dt激光或微波激射器输岀的能量就是电磁波与普朗克常数的乘积,即d E nh 、..,其中n 为dt 时间内输出的光子数目,这些光子数就等于腔内处在高能级的激发粒子在 dt 时间辐射跃迁到低能级的数目(能级间的频率为 v )。
由以上分析可以得到如下的形式:n 妙-功―hv每秒钟发射的光子数目为:N=n/dt,带入上式,得到:每秒钟发射的光子数二N 」二功率 J sdt h 、. 6.626 10 J s •根据题中给岀的数据可知:c 3汉 108ms*“13「163 10 H z、10 10》m c3IO 8ms' (15)291.5 10 H z■2500 10 m把三个数据带入,得到如下结果:N 1=5.031 1019,N 2=2.5 1018,N^ 5.031 10233设一对激光能级为 E1和E2 (f1=f2 ),相应的频率为 v (波长为入),能级上的粒子数密度分别为 n2和n1,求 (a) 当v =3000兆赫兹,T=300K 的时候,n2/n 仁? (b) 当 入=1卩m T=300K 的时候,n2/n 仁? (c) 当入=1 卩 m n2/n1=0.1 时,温度 T=?解答:在热平衡下,能级的粒子数按波尔兹曼统计分布,即:,. —6.626汉10亠(」_h 21exp 23 1 1.38 101.38062 10 J k T根据相干时间和谱线宽度的关系L c又因为Av■ 0 = 632.8nm单色性= Av632^m=6.328 10-10L c 1 1012 nmn2 _ exp n 1f 1其中k b =1.38062 10 - h exp • 0.99 2—小=exp _(E ^E 1) k b T(统计权重f 1 =n 2(a) exp K b T^3 JK 4为波尔兹曼常数,T 为热力学温度。
激光原理与激光技术习题答案
压为最佳气压) ③计算在最佳放电条件下稳定工作时,腔内的光强 ④
若输出有效面积按放电管截面积的0.8计,此激光器的最大输出功率是
多大?有关公式:
Gm=1.410-2/d(1/mm)、Is=72/d2(w/mm2)、
pd=2.67104Pamm L=0.049p(MHz)、D=7.1610-70。
解:①
设工作在最佳放电条件下。求 ①激发参数 ②振荡带宽T ③满足阈 值条件的纵模个数 ④稳定工作时腔内光强。(频率为介质中心频 率0)经验公式:L=0.049p(MHz)、Gm=1.410-2/d(1/mm)、 Is=72/d2(w/mm2)。 解:①
② ③ ④
(6)氦氖激光器放电管直径d=0.5mm,长l=10cm,两反射镜反射率分 别为100%、98%,不计其它损耗,稳态功率输出0.5mw,求腔内光子 数。(设腔内只有0一个模式,且腔内光束粗细均匀) 解: (7)CO2激光器腔长l=1m,放电管直径d=10mm,单程衍射损耗率 d=0.5%,两镜面散射损耗率分别为1.5%,两镜透过率分别为2%、 10%,其它损耗不计。当它工作在室温(300K)条件下时,求 ①激发参数 ②碰撞线宽及多普勒线宽,并判断它属于哪种加宽类型(设放电管中气
② 属于均匀加宽
③ ④
(8)He-Ne激光器放电管气压p=270Pa,上、下能级寿命分别为3=2108s、2=210-8s。求 ①T=300K时的多普勒线宽D ②计算均匀线宽H ③计算 烧孔宽度=2H时的腔内光强(Is=0.1W/mm2) 解:①
②
③
(9)长10cm红宝石棒置于20cm的谐振腔内,已知其自发辐射寿 命21=410-3s,H=2105MHz,腔的单程损耗率=0.01。求 ①阈值反转粒子 数密度n t ②当光泵激励产生n=1.2n t时,有多少纵模可以起振?(n=1.76) 解:①
激光原理部分题答案
激光原理部分题答案(总6页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--07级光信息《激光原理》复习提纲简答题1、 简述自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的联系与区别。
(1)受激辐射过程是一种被迫的、受到外界光辐射控制的过程。
没有外来光子的照射,就不可能发生受激辐射。
(2) 受激辐射所产生的光子与外来激励光子属于同一光子状态,具有相同的位相、传播方向和偏振状态。
(3) 激光来自受激辐射,普通光来自自发辐射。
两种光在本质上相同:既是电磁波,又是粒子流,具有波粒二象性;而 不同之处:自发辐射光没有固定的相位关系,为非相干光, 而激光有完全相同的位相关系,为相干光。
(4) 自发辐射跃迁几率就是自发辐射系数本身,而受激辐射的跃迁几率决定于受激辐射系数与外来光单色能量密度的乘积。
(5)受激吸收是与受激辐射相反的过程,它的几率与受激辐射几率一样取决于吸收系数和外来光单色辐射能量密度的乘积。
2、二能级系统有无可能通过光泵浦实现稳态粒子数反转(不能,PPT 上有)在光和原子相互作用达到稳定条件下得到 不满足粒子数反转,所以不能实现。
3、简述均匀增宽和非均匀增宽的区别。
(类型,贡献不同ppt 上有)4、简述光谱线增宽类型,它们之间的联系与区别E 1E 2WW W B B ===2112 2112 即当t n B t n B t n A ννd d d 112221221ρρ=+WA W n n +=2112均匀增宽的共同特点引起加宽的物理因素对每个原子都是等同的 都是光辐射偏离简谐波引起的谱线加宽非均匀增宽的共同特点原子体系中每个原子只对谱线内与它的表观中心频率相应的部分有贡献,因而可以区分谱线上某一频率范围是由哪一部分原子发射的。
均匀增宽同非均匀增宽的区别是均匀增宽中每一个原子对谱线宽度内任意频率都有贡献,且贡献相同;而非均匀增宽中每一个原子只对其速度所对应的频率有贡献,即不同速度的原子的作用是不同的。
激光原理与技术课后答案
激光原理与技术课后答案激光技术作为一种高科技技术,已经在各个领域得到了广泛的应用,包括医疗、通信、制造业等。
激光的应用范围越来越广,因此对激光原理和技术的深入了解显得尤为重要。
下面是一些关于激光原理与技术的课后答案,希望能帮助大家更好地理解和掌握这一技术。
1. 什么是激光?激光的产生原理是什么?激光是一种特殊的光,它具有高度的单色性、方向性和相干性。
激光的产生原理是利用激发态原子或分子受到外界能量激发后,通过受激辐射产生的一种特殊的光。
2. 激光的特点有哪些?激光具有高亮度、高单色性、高方向性和高相干性的特点。
这些特点使得激光在各个领域有着广泛的应用,比如在医疗领域可以用于手术切割,通信领域可以用于光纤通信,制造业可以用于激光打印和激光切割等。
3. 请简要描述激光器的工作原理。
激光器是将受激辐射过程放大后的光源。
它的工作原理是通过外界能量激发原子或分子,使其处于激发态,然后通过受激辐射产生的光在光学谐振腔中来回反射,最终形成激光输出。
4. 什么是激光共振腔?它的作用是什么?激光共振腔是激光器中的一个重要部件,它由两个反射镜构成。
它的作用是在两个反射镜之间形成光学谐振腔,使得受激辐射产生的光在腔内来回反射,最终形成激光输出。
5. 请简要描述激光的应用领域。
激光在医疗、通信、制造业等领域有着广泛的应用。
在医疗领域,激光可以用于手术切割、皮肤治疗等;在通信领域,激光可以用于光纤通信;在制造业中,激光可以用于激光打印、激光切割等。
6. 请简要介绍激光在医疗领域的应用。
在医疗领域,激光可以用于手术切割、皮肤治疗、癌症治疗等。
由于激光具有高度的精确性和可控性,因此在医疗领域有着广泛的应用前景。
7. 请简要介绍激光在通信领域的应用。
在通信领域,激光可以用于光纤通信。
由于激光具有高度的方向性和单色性,因此可以在光纤中传输更多的信息,使得通信更加高效和稳定。
8. 请简要介绍激光在制造业中的应用。
在制造业中,激光可以用于激光打印、激光切割、激光焊接等。
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作业五
1、已知:激光器谐振腔长1 [m],由一个半径为1.5 [m]的凹透镜和半径为10 [cm]的凸透镜组成;试判断
该谐振腔的稳定性;
由符号规则,凸透镜的半径应为负值(P79),即
R2 = -0.1 [m], R1 = 1.5 [m]
谐振腔的几何参数为:
g1 = 1-L/R1 = 1+1/1.5 = 0.33
g2 = 1-L/R2 = 1+1/0.1 = 11
由稳定性判断规则:
g1*g2 = 0.33*11<0
因此该谐振腔为非稳定谐振腔
作业六
一激光器采用球面镜,两个反射镜的曲率半径分别为 ,谐振腔长为 , 波长为 。
求:
证明谐振腔为稳定腔,并确定它的等价共焦腔;
该谐振腔产生的基模高斯光束的束腰半径与腰位置;
该谐振腔产生的基模高斯光束在球面腔两镜面上的光斑半径。
该稳定谐振腔唯一地等价于某一共焦腔:以共焦腔的光轴中心为坐标原点,则球面腔的两面反射镜位于
21,z z ,
1d m =m R m
R 1,5.121-==897.3nm λ=cm L 80
=
作业七
1 试计算:
光腰 的大小及位置; 两个反射镜上光斑半径;
画出等效共焦腔的位置。
解,已知: 谐振腔的几何参数 1220,32,16,0.6R cm R m L cm m λμ==-==
0ω
121.5,4R m R m
==1L m =112211,3314L g R L g R =-==-=14412120212()()() 3.4910(2)L R L R L R R L w R R L λπ-⎤--+-==⨯⎥+-⎦
(3) 画出等效共焦腔的位置。
2. 考虑一用于氩离子激光器的稳定球面腔,波长腔长,腔镜曲率半径为。
试计算:
该球面镜的束腰半径和位置;
两面镜上的光斑尺寸;
画出等效共焦腔的位置。
解
14
1212
02
12
()()()
0.113
(2)
L R L R L R R L
w mm
R R L
λ
π
⎡⎤
--+-
==
⎢⎥
+-
⎣⎦
0.5145m
λμ
=1
d m
=
12
1.5,4
R m R m
==
()
()
()()()
()
2
1
12
1
2
12
1212
22
2
12
0.857
2
0.143
2
0.5510.742
2
L R L
z m
L R R
L R L
z m
L R R
L R L R L R R L
f m f m
L R R
-
==-
--
-
=-=
--
--+-
==⇒=
--
1
2
12
1
112
()
0.533
()()
R R L
L
w mm
L R L R R L
λ
π
⎤
-
==
⎥
-+-⎦
14
2
21
2
212
()
0.355
()()
R R L
L
w mm
L R L R R L
λ
π
⎤
-
==
⎥
-+-⎦
()
()
()()()
()
2
1
12
1
2
12
1212
22
2
12
0.175
2
0.015
2
0.040.2
2
L R L
z m
L R R
L R L
z m
L R R
L R L R L R R L
f m f m
L R R
-
==-
--
-
=-=
--
--+-
==⇒=
--
14
2
12
1
112
()
0.133
()()
R R L
L
w mm
L R L R R L
λ
π
⎤
-
==
⎥
-+-⎦
14
2
21
2
212
()
0.1155
()()
R R L
L
w mm
L R L R R L
λ
π
⎤
-
==
⎥
-+-⎦
作业八
1. 已知:He-Ne 激光器的出射激光器束腰直径为1.2mm,
发散角为1mrad ;现利用开普勒望远镜原理对
该光束进行扩束准直,两透镜焦距分别为1cm,
和6cm.设激光器的出射激光束腰斑位于副镜镜面上
求: 准直后的激光直径与发散角;
2.一高斯光束的光腰半径w0=2cm ,波长 ,从距离透镜为d 的地方垂直入射到焦距f =4cm 的透镜上。
求(1)d =0,(2)d =1m 时,出射光束的光腰位置和光束发散角。
作业九
1.如何解释兰姆凹陷?
答:利用以上二图定性解释兰姆凹陷的成因。
当 1v v q = 时, 1v v q = ,输出功率P =
um 1=λ。