《激光原理与技术基础》求取 ⇩

绪论1

第一章光和物质的相互作用7

1.1光和物质相互作用的基本过程激光的形成7

1.1.1光和物质相互作用的基本过程7

1.1.2A21，B21和B12之间的关系10

1.1.3受激辐射与自发辐射强度之比12

1.1.4光通过受激跃迁的吸收和放大13

1.1.5激光形成的条件14

1.2光子集合的统计描述15

1.2.1光子的基本属性15

1.2.2态密度16

1.2.3光子简并度17

1.3激光器的基本结构18

1.3.1激光工作物质18

1.3.2激励系统20

1.3.3光学谐振腔21

1.4激光的特性及其意义22

1.4.1方向性22

1.4.2亮度23

1.4.3单色性24

1.4.4相干性24

1.5光谱线的加宽31

1.5.1谱线、谱线线型和谱线宽度31

1.5.2考虑到线型后的跃迁概率33

1.5.3谱线的加宽机制和类型34

1.6激光器速率方程理论43

1.6.1影响激光上、下能级粒子数密度的因素45

1.6.2速率方程及其稳态解46

习题48

第二章光学谐振腔中形成的辐射场51

2.1腔与模51

2.1.1光学谐振腔的配置51

2.1.2光学谐振腔的纵模与横模53

2.2光学谐振腔的稳定性60

2.2.1一般球面腔内光线多次往返坐标转换的矩阵表示60

2.2.2谐振腔稳定性的一般条件63

2.2.3谐振腔的分类和稳定性图64

2.2.4非稳谐振腔66

2.3光学谐振腔的衍射理论68

2.3.1谐振腔衍射理论的基本出发点69

2.3.2共焦球面腔76

2.3.3一般稳定球面腔86

2.4高斯光束的传输91

2.4.1高斯光束经光学系统的变换91

2.4.2高斯光束的聚焦94

2.4.3高斯光束的准直与扩束97

附录厄米多项式99

习题101

第三章激光器工作原理103

3.1光在介质中的增益与激光振荡的阈值条件103

3.1.1介质的增益系数103

3.1.2激光形成的阈值条件阈值离子数反转106

3.1.3介质中的增益饱和效应108

3.2连续运转激光器的稳态工作特性111

3.2.1稳态的建立111

3.2.2均匀加宽谱线激光器工作特性——模竞争与空间竞争112

3.2.3非均匀加宽谱线激光器工作特性——烧孔、双烧孔与拉姆凹陷114

3.3脉冲激光器的工作特性117

3.4激光器的频率特性119

3.4.1无源腔的损耗与品质因数119

3.4.2单纵模激光器的线宽极限120

习题123

第四章固体激光器125

4.1固体激光器的工作物质126

4.1.1物理特性126

4.1.2光学质量129

4.1.3加工要求130

4.2泵浦光源、聚光器和冷却系统130

4.2.1泵浦光源130

4.2.2聚光器135

4.2.3冷却和滤光系统137

4.3红宝石激光器138

4.3.1红宝石中铬离子的能级结构138

4.3.2红宝石激光器输出特性139

4.4钕玻璃激光器141

4.4.1钕玻璃激光工作物质的优点141

4.4.2钕玻璃的光谱特性141

4.4.3钕玻璃激光器概述142

4.5掺钕钇铝石榴石激光器143

4.5.1掺钕钇铝石榴石晶体性质143

4.5.2YAG.Nd3+激光器的基本组成144

习题145

第五章气体激光器147

5.1气体激光器的放电激励148

5.2氦氖激光器150

5.2.1激光机理150

5.2.2基本结构153

5.2.3放电条件的选择158

5.2.4氦氖激光器中的谱线竞争161

5.3二氧化碳激光器163

5.3.1二氧化碳分子的结构和振转能级163

5.3.2激发过程166

5.3.3弛豫时间167

5.3.4转动能级竞争效应169

5.3.5封离式CO2激光器的结构及设计170

5.4氮分子激光器172

5.4.1能级及能级间的跃迁172

5.4.2粒子数反转的条件174

5.4.3器件结构175

5.5氩离子激光器177

5.5.1激发机理177

5.5.2结构179

5.5.3工作特性180

习题182

第六章半导体激光器184

6.1半导体的能带结构及载流子的统计分布185

6.1.1半导体的能带结构185

6.1.2i，p，n型半导体186

6.1.3载流子的统计分布188

6.1.4载流子的漂移、复合与寿命189

6.2注入式半导体激光器原理190

6.2.1p-n结的形成及其能带190

6.2.2p-n结的场致发光191

6.2.3半导体受激辐射光产生的条件194

6.3半导体激光器的特性198

6.3.1阈值电流198

6.3.2输出功率与转换效率198

6.3.3光谱性质201

6.3.4光束的空间分布201

习题202

第七章有机染料液体激光器203

7.1染料激光机理204

7.1.1染料分子的能级图204

7.1.2光的吸收和发射206

7.1.3三重态猝灭206

7.2泵浦方式207

7.3波长调谐210

7.3.1包含空间波长分离装置的谐振腔211

7.3.2包含利用干涉现象将波长分离的谐振腔212

习题214

第八章激光技术215

8.1模式选择技术215

8.1.1横模选择215

8.1.2纵模选择217

8.2调Q技术224

8.2.1调Q原理224

8.2.2调Q激光器的速率方程225

8.2.3机械转镜调Q230

8.2.4染料调Q232

8.2.5电光晶体调Q237

8.3锁模技术243

8.3.1多纵模激光器的输出特性锁模的意义243

8.3.2锁模特性的形成244

8.3.3锁模方法246

8.4倍频技术248

8.4.1非线性极化249

8.4.2相位匹配条件252

8.4.3匹配角θm的计算255

8.4.4光孔效应257

8.5稳频技术258

8.5.1影响激光频率稳定的因素258

8.5.2频率的稳定度和再现性260

8.5.3拉姆凹陷稳频261

8.5.4饱和吸收稳频264

习题265

第九章激光实验267

实验一 红宝石激光晶体吸收光谱的测量267

实验二红宝石荧光光谱和激光光谱的观测270

实验三 YAG.Nd3+脉冲激光器的输出特性测量273

实验四 外腔式He-Ne激光器的调整及输出特性测量279

实验五 He-Ne激光器增益和损耗的测量283

实验六 光导纤维衰减系数的测量287

实验七 染料调Q技术291