某單模632.8nm氦氖激光器，腔長10cm，而反射鏡的反射率分別為100%及98%，腔內(nèi)損耗可忽略不計，穩(wěn)態(tài)功率輸出是0.5mW，輸出光束直徑為0.5mm（粗略地將輸出光束看成橫向均勻分布的）。試求腔內(nèi)光子數(shù)，并假設(shè)反轉(zhuǎn)原子數(shù)在t₀時刻突然從0增加到閾值的1.1倍，試粗略估算腔內(nèi)光子數(shù)自1噪聲光子/腔模增至計算所得之穩(wěn)態(tài)腔內(nèi)光子數(shù)須經(jīng)多長時間。

考慮氦氖激光器的632.8nm躍遷，其上能級3S₂的壽命τ₂≈2×10^-8s，下能級2P₄的壽命τ₁≈2×10^-8s，設(shè)管內(nèi)氣p=266Pa：
（1）計算T=300K時的多普勒線寬∆ν_D；
（2）計算均勻線寬∆ν_H及∆ν_D/∆ν_H；
（3）當腔內(nèi)光強為①接近0；②10W/cm²時諧振腔需多長才能使燒孔重疊。

如圖5.1所示環(huán)形激光器中順時針模式φ₊及逆時針模φ₋的頻率為ν_A，輸出光強為I₊及I₋
（1）如果環(huán)形激光器中充以單一氖同位素氣體Ne²⁰，其中心頻率為ν⁰¹，試畫出ν_A≠ν₀₁及ν_A=ν₀₁時的增益曲線及反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度的軸向速度分布曲線。
（2）當ν_A≠ν₀₁時激光器可輸出兩束穩(wěn)定的光，而當ν_A=ν₀₁時出現(xiàn)一束光變強，另一束光熄滅的現(xiàn)象，試解釋其原因。
（3）環(huán)形激光器中充以適當比例的Ne²⁰及Ne²²的混合氣體，當ν_A=ν₀₁時，并無上述一束光變強，另一束光變?nèi)醯默F(xiàn)象，試說明其原因（圖5.2為Ne²⁰、Ne²²及混合氣體增益曲線），ν₀₁、ν₀₂及ν₀分別為Ne²⁰、Ne²²及混合氣體增益曲線的中心頻率，。v₀₂-v₀₁≈890MHz
（4）為了使混合氣體的增益曲線對稱，兩種氖同位素中哪一種應(yīng)多一些。
圖5.1：
圖5.2：