《激光器件》求取 ⇩

第一篇 气体激光器1

概述1

第一章 气体激光器放电激励的基本原理3

1.1.1 气体放电现象3

一、放电的形式3

二、辉光放电的光区分布4

三、着火电压5

四、阴极溅射6

1.1.2 气体放电的基本过程7

一、粒子碰撞的基本规律7

二、气体放电中的激发过程9

三、带电粒子在气体中的运动11

1.1.3 正柱区的理论分析12

一、带电粒子的浓度分布13

二、电子温度13

第二章 原子激光器17

1.2.1 氦-氖激光器的工作原理18

一、激发机理18

二、激光上、下能级粒子数和增益20

三、增益线型和增益饱和22

1.2.2 氦-氖激光器的输出功率24

一、输出功率公式24

二、最佳充气情况和最佳放电电流26

三、透过率和损耗对输出功率的影响30

四、谱线竞争效应对输出功率的影响30

1.2.3 模式和发散角32

一、横模32

二、单横模运转33

三、多模振荡带宽34

四、单纵模运转35

五、发散角36

六、远场发散角和光斑尺寸的测量37

1.2.4 氦-氖激光器的设计40

一、主要几何尺寸的确定40

二、激光器的结构设计45

1.2.5 氦-氖激光器的放电特性与电源46

1.2.6 其它原子激光器简介48

第三章 分子激光器50

1.3.1 普通CO2激光器的工作原理51

一、CO2分子的振-转能级和光谱51

二、能级寿命和弛豫过程54

三、激发过程56

1.3.2 普通CO2激光器的工作特性58

一、增益系数和饱和强度58

二、输出功率62

三、输出激光频谱和转动竞争效应66

四、器件寿命67

1.3.3 器件设计68

一、基模激光器的设计68

二、多模激光器设计原则70

1.3.4 波导二氧化碳激光器70

一、波导激光器的主要特点71

二、光在空心介质波导中的传播71

三、波导谐振腔72

四、频率调谐宽度73

五、冷却问题74

六、射频激励CO2波导激光器74

1.3.5 横向激励大气压CO2激光器75

一、单放电方法76

二、双放电的方法（预电离技术）76

三、电子束控制放电方法77

1.3.6 氮分子激光器78

一、工作原理78

二、器件结构79

1.3.7 准分子激光器81

一、快放电激励XeF*激光器82

二、电子束激励XcF*激光器86

第四章 离子激光器88

1.4.1 氩离子激光器88

一、激发机理88

二、激光器结构90

三、工作特性91

1.4.2 氦-镉离子激光器94

一、工作原理94

二、激光器结构96

三、正柱区He-Cd激光器的工作特性97

主要参考资料98

第二篇 固体激光器99

概述99

第一章 固体激光器的基本结构和输出特性100

2.1.1 固体激光器的基本结构及能量转换100

2.1.2 固体激光器的阀值102

一、固体激光器的损耗102

二、固体激光器的阈值103

2.1.3 输出能量（或功率）、效率和最佳透过率106

一、输出能量（或功率）和效率106

二、最佳透过率109

2.1.4 固体激光器输出的稳定性、光谱特性、偏振特性和方向性110

一、固体激光输出的稳定性110

二、光谱特性112

三、激光束的方向性114

四、激光的偏振特性114

第二章 固体工作物质115

2.2.1 基本概念及要求115

一、对工作物质的要求115

二、激活离子和基质116

三、掺杂浓度117

四、双掺与敏化117

五、工作物质的劣化117

六、工作物质的破坏118

七、激光棒的几何尺寸及加工要求119

2.2.2 红宝石120

一、红宝石晶体的结构及其理化性质120

二、能级结构与光谱特性120

三、温度对红宝石性能的影响122

2.2.3掺钕钇铝石榴石（Nd3+：YAG）124

2.2.4 钕玻璃127

2.2.5 其它固体工作物质129

2.2.6 固体工作物质的质量及其检验130

一、光学均匀性130

二、散射颗粒及其检验方法131

三、消光比132

四、工作物质的内部损耗系数134

第三章 泵浦光源135

2.3.1 基本要求及主要的泵浦光源135

一、惰性气体放电灯135

二、金属蒸气放电灯136

三、白炽灯136

四、半导体光泵136

五、日光泵136

2.3.2 气体灯的放电过程137

2.3.3 气体灯的输出特性及效率138

一、脉冲灯的光辐射输出波形及电光转换效率138

二、气体灯的输出光谱139

三、影响气体灯输出的主要因素139

2.3.4 气体灯的技术参数与工作寿命143

2.3.5 气体灯的触发与预燃146

2.3.6 气体灯的电学性质及其放电回路148

一、电学性质148

二、气体灯的放电回路148

2.3.7 储能电容的充电回路和连续弧光灯电源153

第四章 冷却、滤光及聚光系统159

2.4.1 冷却与滤光159

一、冷却159

二、滤光161

2.4.2 聚光器162

一、泵浦方式及聚光器类型162

二、聚光器材料的选择165

三、聚光器反射表面的选择165

四、聚光效率166

五、泵浦光在激光棒内的分布170

六、聚光器结构设计的一些考虑172

第五章 工作物质的热效应174

2.5.1 连续激光器的热效应174

一、激光棒内的温度分布174

二、激光棒中的热应力及热应变176

三、激光棒的热致双折射177

四、激光棒的热透镜效应180

五、热焦距的测量183

2.5.2 单次和重复率脉冲激光器的热效应184

一、单次工作方式184

二、重复率脉冲工作方式187

2.5.3 热效应的消除及补偿措施188

一、光学补偿法188

二、采用非圆柱工作物质188

第六章 谐振腔参数的选择190

2.6.1 谐振腔腔模参数关系的一般描述190

2.6.2 腔内有一个透镜的谐振腔193

2.6.3 腔内含有两个透镜的谐振腔199

一、G参数与稳定性199

二、望远镜谐振腔的光束参数201

三、望远镜谐振腔的热不灵敏条件203

2.6.4 激光束在类透镜介质中的传播204

一、类透镜介质对光线的变换204

二、类透镜介质对激光束的变换206

2.6.5 固体激光器的横模选择208

一、孔径选模208

二、非稳腔选模210

主要参考资料211

第三篇 半导体激光器和染料激光器213

概述213

第一章 半导体激光器原理215

3.1.1 半导体p-n结及其能带结构215

3.1.2 载流子注入与复合219

3.1.3 半导体的光增益221

3.1.4 注入式激光器振荡条件224

第二章 半导体激光器的特性228

3.2.1 阈值性质228

一、阈值电流密度的测量228

二、阈值电流密度与腔长和反射率的关系230

三、温度和结构对阈值电流密度的影响230

3.2.2 输出功率与转换效率232

3.2.3 光谱特性与光束发散角234

3.2.4 热学性质238

3.2.5 器件寿命239

第三章 半导体异质结激光器241

3.3.1 异质结、能带及其作用241

3.3.2 短波长双异质结激光器245

一、器件结构245

二、阈值电流249

三、室温连续工作条件251

四、振荡模式252

五、器件寿命258

3.3.3 长波长双异质结激光器260

一、GaxIn1-xAsyP1-y/InP长波长激光器260

二、其它长波长激光器263

3.3.4 分布反馈式半导体激光器263

一、DFB激光器263

二、DBR激光器266

第四章 染料激光器的工作原理268

3.4.1 激光染料的结构及其性质268

3.4.2 染料的能级图与光谱特性271

3.4.3 染料激光的速率方程273

3.4.4 染料激光的泵浦275

第五章 脉冲染料激光器278

3.5.1 激光泵浦的脉冲染料激光器组成和工作原理278

3.5.2 脉冲染料激光器的振荡条件与增益280

3.5.3 选频、调谐与谱线压窄技术283

3.5.4 闪光灯泵浦的染料激光器290

第六章 连续波染料激光器292

3.6.1 连续波染料激光器的阈值条件与增益293

一、阈值条件293

二、染料的透过与增益分析295

3.6.2 连续波染料激光器的腔型分析296

3.6.3 行波环形腔染料激光器299

主要参考资料301