紅寶石激光器為三能級系統(tǒng)，其能級躍遷如下圖所示；（1）與出各能級粒子數(shù)密度和腔內(nèi)光子數(shù)密度隨時間變化的速率方程（2）若泵浦速率，求激光能級粒子數(shù)密度n2（t）的表達(dá)式。

一共焦腔（對稱）L＝0.40m，λ＝0.6328μm，束腰半徑w0=0.2mm，求離腰56cm處的光束有效截面半徑。

激光的遠(yuǎn)場發(fā)散角θ（半角）還受到衍射效應(yīng)的限制。它不能小于激光通過輸出孔時的衍射極限角θ衍（半角）＝1.22λ/d。在實際應(yīng)用中遠(yuǎn)場發(fā)散角常用愛里斑衍射極限角來近似。試計算腔長為30cm的氦氖激光器，所發(fā)波長λ＝6328Å的遠(yuǎn)場發(fā)散角和以放電管直徑d＝2mm為輸出孔的衍射極限角。

如果使用發(fā)光面為1×3µ2的半導(dǎo)體激光器，又如何設(shè)計其擴(kuò)束光學(xué)系統(tǒng)？

試求激光光軸處鐵的熔化深度。已知鐵的表面反射率為80%，導(dǎo)熱系數(shù)為0.82W/cm•℃，密度為7.87g/cm3，比熱為0.449J/g•℃，且均不隨溫度而變化。

計算每平方厘米平均功率（50W為有效截面內(nèi)的功率）。

試求出方形鏡對稱共焦腔鏡面上TEM30模的節(jié)線位置的表達(dá)式（腔長L、光波波長λ、方形鏡邊長a）。這些節(jié)線是否等間距？

腔長30cm的氦氖激光器熒光線寬為1500MHz，可能出現(xiàn)三個縱橫。用三反射鏡法選取單縱橫，問短耦合腔腔長（L2+L3）應(yīng)為若干。

一種光盤的記錄范圍為內(nèi)徑50mm、外徑130mm的環(huán)形區(qū)域，記錄軌道的間距為2μm。假設(shè)各軌道記錄位的線密度均相同，記錄微斑的尺寸為0.6μm，間距為1.2μm，試估算其單面記錄容量。

若一個直角誤差為δα，試計算出射光線與原入射光線的夾角。