器 录 第一部分 激元、激光器及其器械 第一章激光概述… 1-1激光束的特征……………………… 1-2光的发射、吸收和频谱………………………………………6 1-3激光振荡器 …11 1-4激光振荡的波长,激光器的种类 4 1-5激光器的泵浦输出功率和光束特性……… I6 第二章激光器原理…… 18 2-1反转分布,负温度……… 辛非非d中··非 ………………………18 吸收系数和增益系数……………9 2-3光谐振器……………………24 2-4激光器振荡条件………………………………………7 2-5光谱振器的特性……………………………28 2-6振荡光束的频率特性…………………………………36 第三章固体激光器液体激光器… 40 3-1晶体激光器… 40 3-2玻璃激光器……………………………………………46 3-3开关法………………"……48 3-4激光束的放大………………… ………51 3-5液体激光器……………………………………………53 第四章气体激光器…… 4-1气体激光器的分类和振荡条件……… 、、中、·中d甲·· 4-2气体激光器装置…………60 4-3各种气体激光器……………… 4-4气体激光器的稳定化………………………85
第五章半导体结型二极管注入式激光器 92 5-1激光二极管物理学… ·。···P专········ 5-2激光值条件 ………1211102 5-3激光物质和输出光谱……………………………106 5-4磁场对激光输出的影响… ●、·,甲,,甲,中 ,+108 5-5混度和压力对激光发射的影响……………… 5-6半导体激光器的其它泵浦方法………………………… 1】5 第六章固体激光器器械… 118 6-1光泵系统的一般规则………………………………………………118 6-2光源………………………………………………121 6-3激光材料中泵浦光的分布…………………13 6-4光泵系统的构形………………………………145 6-5激光放大器构形…………………………156 6-6脉冲固体激光器电源………… 160 第七章气体激光器的构造 180 7-1气体激光等离子管……………………… 180 7-2等离子管的阴极…………………………………………188 7-3等离子管的真空处理… 190 7-4气体激光器的电源………………………………197 7-5气体激光器的反射镜和窗…… 202 7-6气体激光器的机械结构………… 第二部分 激光振荡嚣理论 第八章光的性质,光和物质的相互作用……………206 8-1黑体辐射的模…………………………………206 8-2反射体积中的摸… …209 8-3相干性和噪声… 211 8-4辐射的能量交换…………………………………21 8-5通过受激跃迁的吸收和放大……………………218 8-6作为噪声来源的自发发射…23 第九章激光振荡器 227
9-1再生式谐振放大器………… 4227 9-2振荡器的倾值……………………………………235 9-3作为饱和再生噪声放大器的激光振荡器…………211 第十章激光振荡器的频率特性光学谐振腔的一次模 选效应 ·曲t曲自直d● +44●●● 254 10-1激光振荡器的频率特性… …254 10-2光学谐振腔的一次模选效应………………………260 第十一章开放式光学谐振痉的特征模 271 11-1开式谐振腔的衍射损耗 ∷………271 11-2作为特征值问题的数学方法… 甲…274 I1-3平面法布里-珀罗谐振腔的横向………………………277 11-4不同模的衍射损耗和谐振频率摸选择… 279 11-5一个平面谐振腔横向模的模型和近似计算…………………283 11-6简并模—平面谐振腔的模图………………………295 11-7用小的线宽度选择模,反射镜缺陷的影响……297 11-8同心和半同心谐振腔………………………300 11-9泛共焦谐振腔……………………………302 11-10泛共焦谐振腔的有限模截面…… …305 11-11共焦谐振腔的焦散曲线……………………………308 I1-12共焦谐振腔(r=l)的特征函数……… 311 11-13泛共焦谐振腔(r与)的谱振条件和损耗的考虑…………318 11-14不同谱振腔的光点尺寸。桃体积和模选择………320 11-15实际的谐振腔设计和装调中的一些问题…………………………323 11-16其它谐振腔…………………………………31 11-17光学谐振腔的辐射和各种谐振腔的调准……………………331 第十二章光学谐振腔中的模选择 ……334 12-1模选择的必要…………………………………………………………334 12-2个别线的加强 。●专非日卡中中中 …335 12-3横模选择 …337 12-4轴(纵)摸选择………………………… 345 12-5躺合的轴向与横向模选择………………………353 12-6多桃原因的消除…… 355
12-7振荡器放大器…………………….….4359 12-8激光器的频率稳定 …*360 既器 第十三章振荡器输出功率和最佳耦合… 364 13-1考虑了损耗的输出功率…… 364 r3-2最佳合输出……………………………………………368 13-3高功率固体激光器的耦合输出………………37 13-4附加效应去耦方法…………………………376 [附]1菲涅耳数……………………………381 [附]Ⅱ氯氖激光器的设计……385 第三部分 激光放大器和Q开关 第十四章激光放大器 400 14-1反射放大器的一般讨论……………00 142筒化的解析用模型…………………………104 14-3方程式的解… ………*408 14-4对矩形脉冲输入脉冲放大器的解………12 14-5对脉冲-函数输入脉冲放大器的解… 423 14-6对洛伦兹形脉冲输入脉冲放大器的解……………424 1-7激光放大器的带宽度……………128 14-8激光放大器的噪声指数……1430 1-9一个典型激光放大器的实验操作………………………………436 附录…………………………………………440 第十五章激光器Q开关… 443 15-1Q开关的各种方法灬…………………………444 15-2数学方程……………………………………450 15-3参量的估计 中D·,··中·、 455 15-4阶跃函数9开关的解………………………………459 15-5线性时间变化Q开关的解………………472 15-6按余弦时间函数变化的Q开关的解……………………476 15-7脉冲成形的考虑 479
器 第四邮分 激光应用中的某些本知识和被 第十六章调制与解调……… 484 16-1调制方法…464 16-2诵制频谮…… 方法 16-3解调方 …500 第十七章光学调制器…………………………508 17-1电光效应及其调制应用……………509 17-2吸收调制器……………………………527 17-3声光调制器 …………529 17-4干涉仪调制器…… …532 17-5用破坏全内反射的元件………… 533 第十八章瀲光探测装置……… 539 18-1光电倍增型探测器…………………59 18-2光电导探测器简述………, 550 18-3光电压探测器 550 18-4光电混频探测器………………………………………………551 18-5行波光电管… 555 18-6光学天线……………………………………………557 第十九章光偏转方法及其它光学部件 19-1光线偏转方法…………………….56 19-2光学隅离器…………………………………………………54 193光学流通器…………… 566 19-4其它光学綁件………………………….50 第二十章非线性光学现象与激光… …577 20-1光高次谐波的产生……………, 579 20-2光混频,光参量效应 586 第二十一章激光输出的测爱…… ……………………589 21-1激光翰出测量概述… …589 21-2激光微卡计 21-3金属线型卡计和锥型卡计……………
21-4最近的测量方法………… 4看中看 ·60 器 篇五部分四以 激光应用 第二十二章计量方面的应用………604 22-1长度速度、角度、角速度的精密测量………………………604 22-2物体探测装置…………………………………………622 22-3仿形计量用传感器………………………636 第二十三章激光在加工和光谱分析上的应用…… ……649 23-1激光加工……… …649 23-2激光在光谱分析上的应用……………… 657 第二十四章激光在等离子研究上的应用………………666 24-1利用激光进行等离子体的研究……………666 24-2大功率玻璃激光器…………………………………673 第二十五章激光在通讯中的应用……………679 25-1传輪线路… ,,,………680 25-2激光器…… ……683 25-3调制………… n·中中1非中 ………684 25-4解调……… d中寺 25-5装置…… 第二十六章激光在信息处理、计算机方面的应用 ……693 26-1模拟光运算…………………………………………………693 26-2图形辨认 ……702 26-3数字光运算 …………………706 26-4光存贮器… ,………708 26-5全息照相… …………………708 第二十七章激光在医学上的应用 自中导专 ………………715 27-1激光对有机物的影响∴… ,…715 27-2应用举例:… …716
尊重相关知识产权! 第一部分 激光激光器及其器械 032
第一章激光概述 为使读者对激光及其应用有一正确概念,首先概括地介绍一 些有关的基本事项。 1-1激光束的特征 普通光源的光 来自某光源的光是从构成该光源的为数极多的原子或分子发 射的光波合成的。各个原子从能 量较高状态即激发态跃迁到能量 较低的状态时,将能量差以光的 形式放出来(图11)。 粗略地看,可以把光波当作 是正弦波,实际上它不是无限连 续,而是只持续极短时间(即原子 图11电子从能量E1跃迁至E恋时,的激发态的寿命,10-8秒)的波。 发射频率=h的光于。h是构成光源的各原子在相互独立的 朗克常数,=66256×10尔格·秒任意时刻发射这样一段一段的光 波所以即使它们的频率都相同彼此的相位也完全无关(图1.2)。 M 图1.2光源的各原子所发射的光波是持续时间大约为10 秒的近似正弦被,彼此间的相位完全无关 谱线宽度与原子发射的光的持续时间有关,持续时间越长,谱
四和 频率 wwwww. 图13持狭时间越长,谱线宽度就越窄 线宽度越率,反之亦然(见255页编译者注)。 利用普通光源做光的干涉实验,为在一定程度上保持相位关 系,如图14所示,首先从光源发出的光穿过缝隙A,然后再穿过 离A等距离处的两个缝除B,C。这样就可在屏S上面产生与缝 隙平行的直线状干涉条纹。其强度分布如图所示,这就是物理学 上著名的杨氏实验。 光 于沙条纹 图14杨氏实验(光源的光穿过一绝隙后,再穿过两个绝陳) 但如果让来自光源的光直按穿过B,C,则由于相位关系完 全没有规则性,在屏上由无数光波引起的明暗图样急剧地变化,而 不能得到干涉条纹(图15)。 如果有这样的光源,从它的空间上不同的两点发出的光波的 相位是一致的那么,从继隙B,C出来的光将在屏S上形成如同
光源 图1.5普通光源的光直接穿过两个缝陳B,C时的情况 杨氏实验的干涉条纹(图16)。这样的光叫做空间相于光。与此 相对,如果在空阆上某点,在不同的瞬润的光的相位有相关关系 时,这种光叫做时间相干光。 图1.6从光源的空间上不同的两点发出相位一致的光,则穿过两 个缝隙后将在屏S上产生干涉条纹 普通的光源都是向所有的方向发射光,虽然光强可能会随方 向而变化,但除非采取特别的办法,一般是不能得到在某一方向指 向性优越的光。 图1.7示出产生平行光线的两种方法。利用这样的方法,可 以得到指向性相当好的平行光线然而,由于实际光源的大小都是 有限的,光的方向不可避免地有一定的发散,因而偏离平行光线。 而且,光源的光中,总有一部分不能被聚敛在透镜或凹面反射镜而 变成损耗。尽管采取了一些指施改进聚敛,但实际上,仍有相当部 分的损耗