D）
2. 自发辐射具有下列性质
（ A、B、C、D、E ）
A. 各向同性； B. 单色性不好； C. 非相干的；
D. 频率范围宽； E. 无确定偏振。
3. 原子受激辐射的光与外来的引起受激辐射的光具有 （ A、C、D、E ）
A. 同频率；
B. 同发散角； C. 同量子状态；
D. 同偏振方向； E. 同传播方向。不同发散角因为衍射导致
4. 属于同一状态的光子或同一模式的光波是 （ A ） A. 相干的； B. 部分相干的； C. 不相干的； D. 非简并的。
5. 如果激光器在 10m 输出 1W 连续功率，则每秒
从激光上能级向下能级跃迁的粒子数是多少？
解： N
P
P
h
P
hc
110 106 6.6261034 3108
5.031019
已知：（1）GD0 ( 0 )=310-3cm1，Is 30Wcm-2, I 50Wcm-2； （2）R2=1, l 10cm ，α=910-4cm-1 ；
（3）A＝1.1×10-2cm2，R1=0.992。
求： （1）G=?;（2）R1 ？;（3）通过R1的P=?。
解：（1）G( ,I ) GD0 (0 )
答：每秒从激光上能级向下能级跃迁的粒子数是5.03×1019 个。
1瓦=1焦耳/每秒
6. 设某固体激光器谐振腔长50cm，固体激光介质棒长
30cm, 其折射率为1.6, 其本征纵模的频率间隔是多少？
M2
l
M1
L
解： 由驻波形成条件
q
q
c
2
得两相邻纵模间隔为
q
(q 1) c
2
q c
2
c
2
c 2[(L l) nl]
R1R2 e[2l(G )] ≥1
所以得激光器的阈值条件为
R1R2 e[2l(G )] 1
G≥ 1 ln( 1 )
2l R1R2
因为该题无增益（G = 0，除反射镜的反射损耗外，无
其他损耗 0 ）。
G≥ 1 ln( 1 ) 2l R1R2
考虑反射镜损耗，Iout e[2l(G )] 修正为 I0
0.965.
（3）Pout TAI (1 R1) AI (1 0.992) 1.110-2 50
=4.4mW. 答：略 。
I是在R1出射前的光强，I 是腔内能量的单位，1cm-1能量等于（ A. 1.24×10-7 eV； B. 1.24×10-6 eV； C. 1.24×10-5 eV； D. 1.24×10-4 eV。
（4）使用氦的同位素可提高输出功率 实验表明：在充He-3时输出功率可提高25%左右，但He-3比 He-4的价格要高很多。
习题：
1.什么叫瓶颈效应? 对于He-Ne激光器怎样减小瓶颈 效应？
2.提高He-Ne激光器632.8nm输出功率的方法有哪些？
第二章 习题
1. 计算光强比和增益系数。
（1）一质地均匀的材料对光的吸收系数为0.1cm-1， 光通过10cm长的该材料后，出射光强为入射光强的百 分之几？
G0
Iout I0
exp
ln
1 R1R2
则 往返一周光强比为
Iout exp(ln 1 ) exp(ln 1 ) 0.720.
I0
R1R2
0.8 0.9
(1) 往返两周上式书为
Iout exp(2ln 1 )
I0
R1R2
把两反射镜的反射率代入得
Iout exp(2ln 1 ) exp(2ln 1 ) 0.520.
I0
R1R2
0.8 0.9
(2) 经过 t =10-8s 所走距离S为
S ct 3108 m/s10-8s=3m
由此可知, 经过 t =10-8 s 光在腔内可走三个单程。三 个单程有可能 M2 两次反射，M1 一次反射；也有可能 M1 两
1+I /Is
3103 3103 1.837 103cm1. 1+50/30 1.633
（2）由
G(
,
I
)
a
1 2l
ln(
1 R1R2
)
得：
e 2lG( ,I )a 1 ,
R1R2
于是可得R1的最小值为
1
R1
R e2lG( ,I )a 2
1 e 1 2101.837103 9104
1
e0.0358
带入已知条件得纵模的频率间隔为
q
c
2
3108 m s1 2[(50 30) 102 m1.6 30102 m]
3108 m s1
答：略。 2 0.68m
2.2108 Hz
q q c 2 2 q
7. 设激光器谐振腔长1m，两反射镜的反射率分别为80% 和90%, 腔内无激活物质, 且其它损耗不计, 分别求光在腔 内往返2周及t=10-8秒时间的光强是初始光强的倍数。
小信号增益系数为 GD0 ( 0 ) =310-3cm-1。①设饱和光强 Is=30W/cm2时，以非均匀增宽计算腔内光强 I =50 W/
cm2 时的增益系数G；②为保持振荡稳定, 设反射镜R2 的反射率为1, 腔长l=10cm，问R1的反射率最小为多少 (除透射损耗外，腔内其它损耗的损耗率α=910-4 cm-1)? ③又设光斑面积 A＝1.1×10-2cm2, 反射镜反射系数 R1=0.992，问R1端输出光功率为多少毫瓦。
（2）一光束通过长度为100cm的均匀激励的工作物 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。
已知：（1） =0.1cm-，1 l 10cm；（2）l 100cm，
求：
Iout 2 . I0 （1） Iout ？%；（2）G=?.
I0
解：（1）由 Iout I0 (1 el ) 得：
解：R1 0.8，R2 0.9，l 1m.
首先假设单位长度激光介质的增益为G，除反射损耗以外的其
它损耗为 ，并设入射光强为I0，则往返一周的光强Iout为 考虑反射I镜out 损 耗I0 ，e[2激l(G光 )器] 起振条IIo0u件t 为e[2l(G )]
R1R2 I out≥I 0
代入上式得：
Iout 1 el 1 e0.110 1 0.37 0.63 63%. I0 （2）由 G Iout / I0 得：
l
G Iout / I0 2 0.02cm-1. l 100
答：（1）出射光强为入射光强的63%；（2）该激光物 质的增益系数为0.02cm-1 。
2. 实验测得He-Ne激光器以波长 0.6328m工作时的