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此题提供一种测量激光器内工作物质饱和光强Is(v)的方法，实验装置如图3．16所示。激光器由连续泵浦的均匀加宽四能级增益介质和两面反射镜组成(一面为全反射镜，另一面透过率为丁)。光电二极管测量介质的部分体积中发出的侧荧光功率，由功率计从部分反射镜端测出激光输出功率并从而得出输出光强Iout，用光谱仪测出激光频率v。假设增益介质低能级的集居数密度可忽略不计，上能级的泵浦速率为R。 
(1)若激光器的某一面腔镜被挡住时侧荧光的功率是P0，激光器正常工作时侧荧光的功率是P，试推导P0／P和饱和光强Is(v)的关系式； (2)如果T=1％时测出Iout是1W／cm2，侧荧光功率是最大值的50％，Is(v)等于多少?
请帮忙给出正确答案和分析，谢谢！
参考解答
433***993
2024-10-29 04:16:14
正确答案：
(1)若输出光强为Iout，则腔内往返光强的平均值近似为Iout／T。在均匀加宽工作物质中对饱和起作用的光强是2Iout／T。侧荧光的功率正比于激光跃迁上能级的集居数密度n2。按题意激光跃迁下能级的集居数密度n1可忽略不计。由dn2／dt=R2一n2／τ2—2σ21(v，v0)n2Iout／hvT=R2一(n2／τ2)[1+2Iout／TIs(v)=0求得n2和Iout的关系式，并由此求出激光器未振荡和振荡时侧荧光的功率比P0／P和饱和光强Is(v)的关系式。利用此方法可测出饱和光强；(2)将P0／P=0．5代入(1)中所得P0／P和Is(v)的关系式，可求出饱和光强Is(v)。
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