有一均匀激励的均匀加宽增益盒被可变光强的激光照射,当入射光频率为中心频率v₀时,盒内的小

有一均匀激励连续行波激光放大器，设工作物质具有(1)均匀加宽线型；(2)非均匀加宽线型。中心频率v0处的小信号增益系数为gm，工作物质的损耗系数为α，入射光频率为v0，其有效截面积为A，求放大器的最大极限输出功率Pm。

有一均匀激励的均匀加宽无损连续光放大器。当输入光光强I₀为1W/cm²时，放大器的增益为10dB。如果输入光强I₀增加到2W/cm²时，增益减少到9dB。求：

均匀加宽激光工作物质的能级图如图3．15所示。

单位体积中将原子自能级0(基态)激励至能级2的速率是R2。能级2的原子以几率τ21-1及τ20-1返回能级1和能级0。能级2→能级1的自发辐射几率A21=6×106s-1，线宽△v=10GHz(假设具有洛伦兹线型)。能级1上的原子以极快的速率跃迁到能级0，所以能级1的原子数密度n1≈0。折射率为1。 (1)求能级2→能级1跃迁的中心频率发射截面； (2)要使小信号中心频率增益系数g0(v0)=0．01cm-1，R2应有多大？ (3)求能级2→能级1跃迁的中心频率饱和光强； (4)要得到上述小信号中心频率增益系数，需要多大的泵浦功率密度？ (5)将线宽用nm及cm-1为单位表示。

在具有洛伦兹线型的均匀加宽工作物质中，频率为v1、强度为I的强光增益系数为gH(v1，I)，gH(v1，I)一v1关系曲线称大信号增益曲线，求大信号增益曲线的宽度△v。

光的吸收系数

并给出中心频率小信号吸收系数β⁰(ν₀)及中心频率饱和光强I_s的表示式(上下能级的统计权重分别为f₂和f₁)。

设有两束频率分别为v0+δv和v0一δv，光强为I1和I2的强光沿相同方向(图3．9(a))或沿相反方向(图3．9(b))通过中心频率为V0的非均匀加宽增益介质，I1＞I2。试分别画出两种情况下反转粒子数密度按速度的分布曲线，标出烧孔位置，并给出每个烧孔的深度。

一光束通过长度为1m的均匀激励工作物质。如果出射光强是入射光强的两倍，试求该物质的增益系数(假设光很弱，可不考虑增益或吸收的饱和效应)。

(1)中心频率线型函数的值

(2)达到上述小信号中心频率增益系数所需的小信号反转集居数密度(假设折射率η=1)。

图4．5(a)为一连续工作均匀加宽激光器的能级系统，假设能级1和能级2的泵浦速率相同(即R1=R2)，能级1寿命τ1≈0，能级2寿命τ2=100ns，能级2至能级1跃迁中心频率处的发射截面σ=1．3×10-17cm2，能级0未抽空。光谐振腔其他参数如图4．5(b)所示。

试求： (1)能级2至能级1跃迁小信号增益系数为0．05cm-1时所需的单位体积泵浦功率(单位：W／cm3)； (2)从腔的右端可获得的激光输出光强。