《一氧化碳分子激光器》

目录1

序1

前言1

第一章 绪论1

1.1 概述1

1.2 宽频带可调谐一氧化碳分子激光器及其在光谱分析中的应用4

1.2.1△v=1的激光跃迁4

1.2.2△v=2的激光跃迁5

1.3射频激励和波导一氧化碳分子激光器5

1.3.2波导一氧化碳分子激光器6

1.3.1 射频激励6

1.4 大功率一氧化碳分子激光器及其工业应用7

1.4.1 在工业加工方面的应用8

1.4.2开辟新的应用领域9

参考文献10

第二章一氧化碳分子激光器的工作原理14

2.1一氧化碳分子14

2.2激发与粒子布居数反转17

2.2.1 电子碰撞激发18

2.2.2非谐性振动态，振动态（V-V）泵浦19

2.2.3振动态的粒子布居数分布21

2.2.4转动态的粒子布居数分布24

2.2.5粒子布居数的反转条件和增益系数26

2.3一氧化碳分子各振动能级之间的级联效应28

2.4各种气体组分的作用30

2.4.1氦气的作用30

2.4.2氮气的作用31

2.4.3氙气的作用32

2.4.4氧气的作用34

2.5冷却的作用及常采用的冷却方法35

2.5.1采用液氮冷却35

2.5.2采用气动膨胀冷却35

2.6一氧化碳分子电子基态X1∑中高振动激发态与电子激发态A1Ⅱ之间的V-E传能及电子基态长波端的极限值36

参考文献42

3.1几种理论模型综述44

第三章一氧化碳分子激光器的数值计算理论模型44

3.2稳态近似理论模型47

3.3一维解析动力学模型及其自洽解方法55

3.3.1 电子能量分布的Boltzman方程56

3.3.2一维流体和分子动力学基本方程59

3.4数值计算实例63

参考文献67

第四章 几种一氧化碳分子激光器及其中部分激光器的制作技术68

4.1低温（77K）流动式真空谐振腔宽频带一氧化碳分子激光器系统的设计与制作68

4.1.1一氧化碳分子激光器谐振腔防振台的制作68

4.1.2频率范围与光学元件的选择70

4.1.3带有真空夹层的激光管的设计与制作81

4.1.4 电源与检测、控制系统82

4.1.5真空与混气系统83

4.2低温（77K）流动式真空谐振腔双波长同时振荡宽频带一氧化碳分子激光器（△v=1）的设计与制作85

4.2.1 双波长同时振荡一氧化碳分子激光器的工作原理、设计与制作86

4.2.2光学元件的布局与选频系统87

4.2.3双波长检测系统92

4.3低温（77K）流动式真空谐振腔双振动能级跃迁宽频带一氧化碳分子激光器（△v=2）的设计与制作92

4.3.1光学系统的选择93

4.3.2检测系统94

4.4.1 总体结构98

4.4.2单程腔与三程腔光学系统设计98

4.4三轴正交千瓦级横向流动直流自持放电一氧化碳分子激光器的设计与制作[15]98

4.4.3测试系统100

4.4.4电激励系统101

4.4.5循环致冷系统的设计、制作104

4.4.6输出特性106

4.5低温（77K）纵向流动射频（RF）激励一氧化碳分子激光器的设计与制作109

4.5.1射频电源110

4.5.2匹配器的计算与制作111

4.5.3射频激励纵向流动低温一氧化碳分子激光器的系统结构115

4.5.4激光器系统的输出特性117

4.6其他类型的一氧化碳分子激光器119

4.6.1 气动冷却超音速一氧化碳分子激光器119

4.6.2 电子束控制（EBC）直流放电激励方式大功率一氧化碳分子激光器120

参考文献121

第五章一氧化碳分子激光器的应用实例124

5.1作为光声光谱分析仪的可调谐光源124

5.1.1应用于大气中有害气体分析126

5.1.2用于生物学基础研究130

5.2作为激光磁共振（1MR）光谱分析仪的分步可调谐光源134

5.2.1激光磁共振（Lascr Magnetic Resonance）的工作原理134

5.2.2激光磁共振（LMR）光谱仪实验装置136

5.3作为法拉第激光磁共振（FLMR）光谱分析仪的分步可调谐光源138

5.4作为铀同位素分离的激发光源140

5.5.1激光在工业加工中应用概述143

5.5作为工业加工的射线工具143

5.5.2一氧化碳分子激光器与二氧化碳激光器在金属切割加工中的比较148

参考文献152

第六章使用激光器的安全与防护155

6.1来自激光束的危害与防护156

6.2来自加工过程产生的有害气体的危害与防护159

6.3来自强激光作用下的光学元件的危害与防护160

参考文献161

附录1一氧化碳分子激光器谱线理论计算数值表162

（△v=2,△J=1）162

附录Ⅱ宽频带一氧化碳分子激光器谱线图183

后记187