【正文】 其大小則需要進(jìn)行計(jì)算。假設(shè)各軌道記錄位的線密度均相同，試估算其單面記錄容量。（1）如果使用發(fā)散(全)角為3毫弧度的氦氖激光器，如何設(shè)計(jì)其擴(kuò)束光學(xué)系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求？（2）如果使用發(fā)光面為13181。答：當(dāng)聲頻改變時(shí)，衍射光偏轉(zhuǎn)的角度為： ；而高斯光束的遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角為：；可分辨光斑數(shù)為：8．有一多縱模激光器縱模數(shù)是1000個(gè)，輸出的平均功率為1W，認(rèn)為各縱模振幅相等。9．考慮一用于氬離子激光器的穩(wěn)定球面腔，波長(zhǎng)λ＝，腔長(zhǎng)L＝1m，腔鏡曲率半徑R1=，R2=4m。l09Hz。10－4/d(cm1)，d為腔內(nèi)毛細(xì)管內(nèi)徑(cm)。答；（1）（2）思考練習(xí)題21. 利用下列數(shù)據(jù)，估算紅寶石的光增益系數(shù)n2－n1＝5180。設(shè)原子按玻爾茲曼分布，且4g1＝g2。答：（a）； （b）4. 穩(wěn)定諧振腔的兩塊反射鏡，其曲率半徑分別為R1＝40cm，R2＝100cm，求腔長(zhǎng)L的取值范圍。1/f(n)＝109Hz，＝1，設(shè)總損耗率為，相當(dāng)于每一反射鏡的等效反射率R＝l－L＝％，＝10—7s，腔長(zhǎng)L＝。10km處的光斑面積多大。試求TEM00和TEM10模之間的頻率差。答：1）在棱鏡內(nèi)部入射的光r1經(jīng)過(guò)三次反射后由r4射出（也是在棱鏡內(nèi)部），只要能證明r1和r4平行，則它們?cè)诶忡R外的共軛入射和出射光線也是反向平行的。按照在遠(yuǎn)場(chǎng)情況下光斑半徑和發(fā)散角的關(guān)系，用透鏡變換后的發(fā)散角應(yīng)為：該發(fā)散角對(duì)應(yīng)的束腰半徑為 講半導(dǎo)體激光器放在透鏡前焦點(diǎn)處產(chǎn)生的束腰與透鏡焦距之間關(guān)系是因此所要求的透鏡焦距為9．用如圖633中雙散射光路測(cè)水速。故其半掃描角為10186。（2）用頻率表示的能量為 ，則有：（3）6．試說(shuō)明多光子吸收的原理。而核聚變釋放的能量倍率為：即核聚變釋放能量是等離子熱能的1500倍左右。已知鐵的表面反射率為80%，?℃，,?℃，且均不隨溫度而變化。1微米，不考慮光纖芯的折射率變化的影響，用圖（610）右半部所示的檢測(cè)系統(tǒng)，若接收屏處放置的2048元線陣CCD象素間距為14微米，為保證測(cè)量系統(tǒng)的分辨率為允差的五分之一，所用的透鏡焦距至少為多大？答：設(shè)光纖的外徑為b，第k個(gè)暗條紋的位置為，透鏡焦距為，光波波長(zhǎng)為，則有：6．用如圖618所示的激光脈沖測(cè)距方法測(cè)量地球到月球之間的準(zhǔn)確距離。若在腔內(nèi)接近鏡面處加小孔光闌選取橫模，試問(wèn)： (1)如只使模振蕩，光闌孔徑應(yīng)多大？ (2)如同時(shí)使，模振蕩而抑制振蕩，光闌孔徑應(yīng)多大？答：(1)TEM00模在鏡面處的光斑半徑為(2)TEM11模在鏡面處的光斑半徑為3．一高斯光束束腰半徑＝，＝，今用一焦距f為3cm的短焦距透鏡聚焦，已知腰粗離透鏡的距離為60cm，在幾何光學(xué)近似下求聚焦后光束腰粗。的遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角和以放電管直徑d＝2mm為輸出孔的衍射極限角。104s。證明：（1）當(dāng)時(shí)，增益系數(shù)的最大值為：；當(dāng)增益系數(shù)的最大值為增益系數(shù)的最大值的一半時(shí)，即時(shí)，對(duì)應(yīng)有兩個(gè)頻率為：（2）物理意義：當(dāng)光強(qiáng)時(shí)，介質(zhì)只在范圍內(nèi)對(duì)光波有增益作用，在此范圍外增益可忽略不計(jì)，而光波也只在這個(gè)線寬范圍內(nèi)對(duì)介質(zhì)有增益飽和作用。將（126）式代入積分即可得出 10．光的多普勒效應(yīng)中，若光源相對(duì)接收器的速度為，證明接收器接收到的頻率，在一級(jí)近似下為：證明：即證11．靜止氖原子的3S2174。證明：自發(fā)輻射時(shí)在上能級(jí)上的粒子數(shù)按（126）式變化：自發(fā)輻射的平均壽命可定義為 式中為時(shí)刻躍遷的原子已在上能級(jí)上停留時(shí)間間隔產(chǎn)生的總時(shí)間，因此上述廣義積分為所有原子在激發(fā)態(tài)能級(jí)停留總時(shí)間，再按照激發(fā)態(tài)能級(jí)上原子總數(shù)平均，就得到自發(fā)輻射的平均壽命。7. 設(shè)均勻增寬型介質(zhì)的小訊號(hào)增益曲線的寬度為，求證，I＝IS時(shí)的穩(wěn)定工作時(shí)訊號(hào)增益曲線的線寬為，并說(shuō)明其物理意義。已知＝1016cm－3，t32＝180。 試計(jì)算腔長(zhǎng)為30cm的氦氖激光器，所發(fā)波長(zhǎng)λ＝6328197。腔內(nèi)同時(shí)存在，橫模。5．在一拉制單模光纖生產(chǎn)線上測(cè)量光纖直徑，若光纖外徑為125微米，外徑允差為177。（1）若使表面溫度控制在鐵的沸點(diǎn)（3160K）以下，試問(wèn)需要激光單個(gè)脈沖的能量是多大？（2）試求激光光軸處鐵的熔化深度。因此產(chǎn)生的總能量為。如果光源是CO2激光會(huì)發(fā)生怎樣的多光子吸收？如果要實(shí)現(xiàn)的光離解反應(yīng)，1Mol需要多少M(fèi)ol CO2激光光子才能夠完成上述反應(yīng)（根據(jù)圖1011作近似計(jì)算