某單模632.8nm氦氖激光器,腔長10cm,而反射鏡的反射率分別為100%及98%,腔內(nèi)損耗可忽略不計,穩(wěn)態(tài)功率輸出是0.5mW,輸出光束直徑為0.5mm(粗略地將輸出光束看成橫向均勻分布的)。試求腔內(nèi)光子數(shù),并假設反轉(zhuǎn)原子數(shù)在t0時刻突然從0增加到閾值的1.1倍,試粗略估算腔內(nèi)光子數(shù)自1噪聲光子/腔模增至計算所得之穩(wěn)態(tài)腔內(nèi)光子數(shù)須經(jīng)多長時間。
考慮氦氖激光器的632.8nm躍遷,其上能級3S2的壽命τ2≈2×10-8s,下能級2P4的壽命τ1≈2×10-8s,設管內(nèi)氣p=266Pa: (1)計算T=300K時的多普勒線寬∆νD; (2)計算均勻線寬∆νH及∆νD/∆νH; (3)當腔內(nèi)光強為①接近0;②10W/cm2時諧振腔需多長才能使燒孔重疊。
如圖5.1所示環(huán)形激光器中順時針模式φ+及逆時針模φ−的頻率為νA,輸出光強為I+及I− (1)如果環(huán)形激光器中充以單一氖同位素氣體Ne20,其中心頻率為ν01,試畫出νA≠ν01及νA=ν01時的增益曲線及反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度的軸向速度分布曲線。 (2)當νA≠ν01時激光器可輸出兩束穩(wěn)定的光,而當νA=ν01時出現(xiàn)一束光變強,另一束光熄滅的現(xiàn)象,試解釋其原因。 (3)環(huán)形激光器中充以適當比例的Ne20及Ne22的混合氣體,當νA=ν01時,并無上述一束光變強,另一束光變?nèi)醯默F(xiàn)象,試說明其原因(圖5.2為Ne20、Ne22及混合氣體增益曲線),ν01、ν02及ν0分別為Ne20、Ne22及混合氣體增益曲線的中心頻率,。v02-v01≈890MHz (4)為了使混合氣體的增益曲線對稱,兩種氖同位素中哪一種應多一些。 圖5.1: 圖5.2:
(1)νA≠ν01時