2015-04-01
935
Задача. Линия лазерного перехода в кристалле YAG:Nd хорошо описывается лоренцевой кривой с шириной по уровню 0,5 равной 195 ГГц при комнатной температуре. Время жизни верхнего состояния около 230 мкс, квантовый выход люминесценции лазерного перехода η = 0,42, а показатель преломления YAG равен 1,82.
Вычислить максимальное значение сечения перехода.
Решение:
Ответы получаем из следующих формул.
Для сечения вынужденного поглощения в максимуме полосы
и для квантового выхода люминесценции: 
, где с – скорость света в вакууме; n – показатель преломления для граната; τ0 , τизмер – спонтанное и измеренное время жизни перехода; ν0 – центральная частота линии перехода; ∆ νЛор – ширина линии лоренцевой формы на полувысоте. Длина волны люминесценции неодима в кристалле граната
λ = c/ν 0 = 1064 нм.
σ(ν 0 ) = 
= 8,1 ∙ 10-23 м2.
Ответ: σ(ν 0 ) = 8,1 ∙ 10-23 м2 = 8,1 ∙ 10-19 см2.
Вопросы для тестирования
1. Рубин 
является примером:
а) 2-уровневой схемы,
б) 3-уровневой схемы,
в) 4-уровневой схемы,
г) другое.
2. В состав активной среды эксимерного лазера входит:
а) хром,
б) азот,
в) инертный газ,
г) углекислый газ.
3. Вероятность спонтанного перехода зависит:
а) от времени жизни возбужденного состояния,
б) от мощности возбуждающего излучения,
в) от температуры люминесцирующей среды,
г) от концентрации активных центров.
4. Лоренцева форма линии связана:
а) с температурой среды,
б) с распределением частиц по скоростям,
в) расщеплением линий,
г) конечным временем жизни возбужденного состояния,
5. Примером явлений, приводящих к неоднородному уширению спектральной линии, является:
а) естественное уширение линии,
б) эффект Доплера,
в) столкновительное уширение,
г) индуцированные переходы.
6. Квантовое усиление электромагнитного излучения связано:
а) со спонтанным переходом,
б) с индуцированным переходом,
в) с поглощающим переходом,
г) с безизлучательным переходом.
7. Открытый лазерный резонатор это:
а) резонатор без лазерной среды,
б) резонатор без выходного зеркала,
в) резонатор без затвора,
г) резонатор без боковых стенок.
8. Коэффициенты Эйнштейна характеризуют:
а) температурное смещение спектральной линии,
б) вероятности квантовых переходов,
в) добротность резонатора,
г) конфокальность резонатора.
9. Увеличение коэффициента отражения зеркал резонатора приводит:
а) к снижению порога генерации,
б) срыву генерации,
в) повышению порога генерации,
г) генерации гигантских импульсов,
10. Положительная обратная связь в оптическом квантовом генераторе осуществляется с помощью:
а) лазерного затвора,
б) зеркал резонатора,
в) лампы накачки,
г) следящей электронной схемы,
11. Конфокальный резонатор:
а) образован сферическими зеркалами по схеме телескопа,
б) образован сферическими зеркалами с внешними фокусами,
в) образован сферическими зеркалами с общим фокусом,
г) образован сферическими зеркалами с общим центром кривизны.
12. Длина волны рубинового лазера равна:
а) 488 нм,
б) 532 нм,
в) 694 нм,
г) 1064 нм.
13. При уменьшении диаметра активной среды лазера в 2 раза расходимость излучения:
а) уменьшится в 4 раза,
б) уменьшится в 2 раза,
в) не изменится,
г) увеличится в 2 раза,
д) увеличится в 4 раза.
14. Для двух лазерных сред при прочих равных условиях с ростом ширины линии лазерного перехода пороговое значение энергии накачки:
а) будет расти,
б) будет оставаться неизменным,
в) будет уменьшаться.
15. С понятием «инверсия населенностей» связаны:
а) температура лазерного элемента,
б) время жизни возбужденного состояния,
в) усиление света,
г) рассеяние света.
16. Угол синхронизма связан:
а) с синхронизацией мод,
б) генерацией гармоник,
в) синхронной лазерной накачкой,
г) управлением электро-оптическим затвором.
17. Мощность импульса генерации в режиме синхронизации мод при увеличении в два раза количества участвующих в генерации продольных мод изменяется следующим образом:
а) уменьшается в 4 раза,
б) уменьшается в 2 раза,
в) не изменяется,
г) увеличивается в 2 раза,
д) увеличивается в 4 раза,
18. Для уменьшении длительности пичка генерации лазера, работающего в режиме синхронизации мод можно принять следующие меры:
а) уменьшить длину резонатора,
б) увеличить длину резонатора,
в) уменьшить апертуру активной среды,
г) увеличить апертуру активной среды.
19. Генерация второй гармоники возможна:
а) в кубических кристаллах,
б) в газах,
в) в анизотропных средах,
г) в жидкостях.
20. Постоянная Планка равна:
а) 1,9· 10-19 Кл,
б) 9,1·10-31 кг,
в) 6,02·1026 К·моль-1,
г) 6,62·10-34 Дж·с.
