光电子技术习题.doc

光电子技术****题 1. 一氦氖激光器, 发射波长为 ?10?7 m 的激光束, 辐射量为 5mW , 光束的发散角为 ?10?3rad , 求此激光束的光通量及发光强度。又此激光器输出光束的截面(即放电毛细管的截面)直径为 1mm ,求其亮度。解:波长 的光的视见函数值为 V(?)? , Km?683lm/W 则其激光束的光通量为: ?3?v?Km?V(?)??e=683??5?10= 1 弧度=1 单位弧长/1 单位半径,1 立体角= 以该弧长为直径的圆面积/1 单位半径的值的平方,则光束的发散角为 ?10?3rad 时的立体角为??? 4?=2? 4?(?10?3)=?102?6sr 发光强度为: Iv??v???10cd 6 亮度为: Lv?Ivcos??A?Iv ?r2=?1012cd/m2 2. 已知氦氖激光器输出的激光束束腰半径为 , 波长为 , 在离束腰 100mm 处放置一个倒置的伽利略望远系统对激光束进行准直与扩束,伽利略望远系统的目镜焦距?fe???10mm ,物镜焦距 fo?100mm ,试求经伽利略望远系统变换后激光束束腰大小、位置、激光束的发散角和准直倍率。解:已知束腰半径 w01? , ?? ,束腰到目镜的距离为 z1?100mm ? 可以求得目镜前主平面上的截面半径 w1?w??? 波阵曲面的曲率半径: R1?z1(1?(?w01 ?z1 ?1 f'2))??100?(1+(??6?100??10))=- 2? 1R1'?1R1 ''? 将 R1?? , f??10mm 带入得 R1: 1 R1'?1R1?1f'?1??1 ?10 ?R1?? ' 由于 w1 位置' ?w1? ,所以根据 w1' 和 R1' 可以求出目镜后射出的光束的束腰 z1 ' 和束腰半径 w02 : 1 ' w02??? '' 2 z1? 1?( ' R1 ?R1?w1 ?1?( ? ?10 ?6 )'2 ?(?) 2 ?? ) 2 ? 入射光束束腰离物镜距离为? z2?z1?d???(100?10)?? 由 z2和 w02 可以求出物镜前主面上的光束截面半径 w2 和波面半径 R2 : w2?w2 ??? R2?z2(1?( ?w02?z2 ))???(1+( 2 ? 2?6 ???10 ))=- 2 对光束进行物镜变换,求出物镜后主面上的光束截面半径 w2' 和波面半径 R2: ' w2?w2? ' 1R2 ' ? 1R2 ? 1f ' ? 1? ? 1100 R2??999900mm ' 由 w2 和 R2 可知:求出最后的束腰位置 z2 和束腰半径 w03 : ' ' '' z2? 1?( R2 '' ?R2?w2 ?)2 ?999900 1?( ?10 ?6 ?(?999900) 2 ?? )2 '2 ? w03?2 '?? 扩束后远场发散角: ??''? ?w03??10-?=?10rad -5 入射时的发散角: ??? ?w0??10-?=?10rad -4 所以激光束的准直倍率为: T?? ?''???10?4?5? ??3. 为使氦氖激光器的相干长度达到 1km, 它的单***解: 氦氖激光器的光波长为 。光源的相干长度: Lc?? 是多少? ?2????? ??=1?103m 所以,光源的单***: ???? Lc???101?103?7=?10?10 。 4. 设一对激光能级为 E1和 E2( g1?g2 ), 两能级间的跃迁频率为?(相应的波长为?), 能级上的粒子数密度分别为 n1和 n2 ,试求: (1 )当?=3000MHz 、 T=30