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一连续工作的Nd:YAG激光器,从能级2→能级1的自发辐射几率(1/τ21)与能级2总辐射跃迁几率(1/τ2)的比值为0.5,能级2寿命τ2=235μs,辐射中心波长为1.064μm,假定棒长7.5cm,光束在介质内的光斑面积均为0.25cm2,耦合输出系数为0.7,阈值反转粒子数密度为5.7×1016cm-3。求: (1)在低于阈值的稳态情况下,要达到n1/n2<1%,下能级寿命τ1应为多少? (2)若要使该激光器的输出功率P=200W,则下能级寿命τ1必须为多少才能保证下能级抽空,达到n1/n2<1%。
请帮忙给出正确答案和分析,谢谢!
参考解答
正确答案:(1)≤4.7μs;(2)≤0.7μs
(1)在稳态情况下,应有n1/τ1=n2/τ21,由此可求出(n1/n2)<1%时τ1值的范围;(2)若要使该激光器的输出功率P=200W,腔内单位时间产生的光子数密度应为dN/dt=P/η0hvAl。稳态情况下,应有n1/τ1=dN/dt,而激光上能级粒子数密度n2应钳制在n2t,n2t≈△nt。由此可求得(n1/n2)<1%时τ1值的范围。
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