激光原理與技術(shù)習題(編輯修改稿)
2025-04-21 05:45 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 命，這樣 設(shè)粒子數(shù)密度為n的紅寶石被一矩形脈沖激勵光照射，其激勵躍遷幾率可表示為（）習題圖求激光上能級粒子數(shù)密度n2(t)，并畫出相應(yīng)的波形。？均勻加寬工作物質(zhì)與非均勻加寬工作物質(zhì)的增益飽和基本特征是什么？增益飽和: 在抽運速率一定的條件下，當入射光的光強很弱時，增益系數(shù)是一個常數(shù)；當入射光的光強增大到一定程度后，增益系數(shù)隨光強的增大而減小。由于光強I 僅改變粒子在上下能級間的分布值，并不改變介質(zhì)的密度、粒子的運動狀態(tài)以及能級的寬度，由于每個粒子對譜線不同的頻率處都有貢獻，所以當某一頻率的受激輻射消耗了激發(fā)態(tài)的粒子時，也就減少了對其它頻率信號的增益，介質(zhì)的光譜線型不會改變，線寬不會改變，增益系數(shù)隨頻率的分布也不會改變，光強僅僅使增益系數(shù)在整個線寬范圍內(nèi)下降同樣的倍數(shù)而對非均勻加寬型介質(zhì)它只能引起某個范圍內(nèi)的光波的增益系數(shù)下降，并且下降的倍數(shù)不同。 從物理實質(zhì)上說明在均勻加寬工作物質(zhì)中，當入射光頻率為中心頻率時增益飽和效應(yīng)最強，而入射光頻率偏離中心頻率越大時飽和效應(yīng)越弱。入射光引起強烈的受激發(fā)射使激光上能級粒子數(shù)減少。受激輻射幾率與入射光強成正比，當光強足夠大時，強烈的受激輻射使反轉(zhuǎn)粒子數(shù)減少，而使增益系數(shù)隨光強的增大而下降。不同頻率的入射光對反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度的影響不同。中心頻率處受激輻射幾率最大，入射光造成的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)下降最嚴重。頻率偏離中心頻率越遠，飽和作用越弱。，增益飽和效應(yīng)的強弱與入射光頻率無關(guān)。 在均勻加寬工作物質(zhì)中，頻率為ν強度為lv1的強光的增益系數(shù)為GH(ν1, lv1), GH(ν1, lv1)－ν1關(guān)系曲線稱作大信號增益曲線，求大信號增益曲線的寬度Δν.解：：根據(jù)譜線寬度的定義：增益下降到增益最大值的一半時，所對應(yīng)的頻率寬度，叫做大信號增益線寬。根據(jù)大信號增益曲線表達式可知，其中心頻率處具有最大增益，即ν1=ν0時。在此條件下，增益最大值為：根據(jù)，可求出當時滿足增益線寬條件，因此，線寬位：解答完畢。 a. 電光調(diào)制、b. 聲光調(diào)制、c. 磁光調(diào)制、d. 直接調(diào)制、？a. 電光調(diào)制：利用光電效應(yīng)將信息加載于激光的一種物理過程稱之為電光調(diào)制。激光通過加有電場的晶體，使一個隨時間變化的電信號轉(zhuǎn)變成光信號。即使傳遞的（電）信息通過光波的強度、相位變化體現(xiàn)出來。b. 聲光調(diào)制：利用聲電效應(yīng)將信息加載于激光的一種物理過程稱之為聲光調(diào)制。調(diào)制信號是以電信號(調(diào)輻)形式作用于電聲換能器上而轉(zhuǎn)化為以電信號形式變化的超聲場，當光波通過聲光介質(zhì)時，由于聲光作用，使光載波受到調(diào)制而成為“攜帶”信息的強度調(diào)制波。c. 磁光調(diào)制：利用磁光效應(yīng)把欲傳遞的信息轉(zhuǎn)換成光載波的強度(振幅)等參量隨時間的變化。與電光調(diào)制、聲光調(diào)制所不同的是，磁光調(diào)制是將電信號先轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的交變磁場，由磁光效應(yīng)改變在介質(zhì)中傳輸?shù)墓獠ǖ钠駪B(tài)，從而達到改變光強度等參量的目的d. 直接調(diào)制：是把要傳遞的信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘栕⑷氚雽?dǎo)體光源(激光二極管LD或半導(dǎo)體二極管LED)，從而獲得已調(diào)制信號。由于它是在光源內(nèi)部進行的，因此又
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