一均匀加宽环形激光器工作物质的中心频率小信号增益系数是0．2cm－1，饱和光强为10mW／cm2。谐振腔各

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。

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。

有一个处于小信号工作状态的长为l的ASE(放大的自发辐射)光源，其工作物质具有多普勒非均匀加宽线型，它的小信号中心频率增益系数是g_m。

(1)求证自一端出射的ASE半值全宽;

(2)求g_ml＜＜1时的δv;

(3)求g_ml＞＞1时的δv。

A.均匀加宽工作物质的增益谱线会出现整体下降。

B.在增益谱线内入射如何频率的强光，都有可能导致增益饱和。

C.均匀加宽工作物质的增益饱和效应，会导致激光器趋于输出单纵模输出

D.均匀加宽工作物质不存在谱线烧孔现象

E.均匀加宽工作物质不存在空间烧孔效应

(1)入射光频率v=v₀,求增益(以dB表示)和入射光强I0的表达式;

(2)│v-v₀│=0.5GHz,求增益和I₀的表达式;

(3)v=v₀时,求增益较最大增益下降3dB时的输出光强Il.

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。

是R₂。能级2的原子以几率及返回能级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。

A.气体工作物质的加宽类型主要是碰撞加宽和多普勒加宽

B.He-Ne激光器工作物质以非均匀加宽为主

C.Nd：YAG晶体在整个温度范围内都以均匀加宽为主

D.红宝石晶体在整个温度范围内也都以均匀加宽为主

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。

无损均匀加宽连续激光放大器，长为l=10cm，饱和光子流强度J_s=4×10¹⁸cm^-2s^-1，输入光子流强度J₀=4×10¹⁵cm^-2s^-1时输出光子流强度J(l)=4×10¹⁶cm^-2s^-1，输入光频率为工作物质的中心频率。求：