《激光电子学》

第一章 电磁理论的回顾1

1.1引言1

1.2麦克斯韦方程1

目录1

1.3波动方程3

1.4麦克斯韦方程的代数形式4

1.5测不准关系5

1.6电磁波束的发散7

1.7相干的电磁辐射9

1.8相干效应的例子15

2.1光线矩阵21

第二章 光学系统中的光线跟踪21

2.0引言21

2.2一些常见的光线矩阵23

2.3光线跟踪的应用——光学谐振腔25

2.4稳定性——稳定性图29

2.5非稳定区31

2.6稳定谐振腔中的光线跟踪的例子31

2.7重复光路35

2.8初始条件——稳定腔35

2.9初始条件——非稳定腔36

2.10象散现象37

2.11连续透镜状介质39

2.11.1光线在非均匀介质中的传播41

2.11.2连续透镜的光线矩阵42

2.12用透镜对波进行转换44

第三章 高斯光束50

3.1引言50

3.2预备知识——TEM波50

3.3最低阶模—TEM0,0模53

3.4TEM0,0模的物理描述57

3.4.2纵向相位因子59

3.4.3径向相位因子59

3.5高阶模61

3.6高阶模的发散——空间相干63

3.4.1场振幅67

第四章 连续介质中的高斯光束67

4.1引言67

4.2介质板波导67

4.3高斯光束的ABCD定律70

4.4纤维光学波导——近似分析74

4.5纤维光学波导——精确分析76

4.8高阶TEM模79

4.7光纤中的色散81

5.0引言87

5.1简单稳定谐振腔中的高斯光束87

第五章 光学谐振腔87

5.2ABCD定律在谐振腔中的应用90

5.3稳定谐振腔中的模体积95

5.4不稳定谐振腔97

5.5不稳定共焦谐振腔104

第六章 振荡的光学谐振腔111

6.0谐振腔的一般概念111

6.1振荡111

6.2频率选择——谐振腔Q值，精细度113

8.3光子寿命118

6.4厄米－高斯模的振荡120

6.5？射损耗121

第七章 原子辐射129

7.1引言和预备知识129

7.2黑体辐射理论130

7.3爱因斯坦系数A和B134

7.3.1辐射过程的定义134

7.3.2系数之间的关系136

7.4速率方程的引入——寿命加长138

7.5线型142

7.5.1均匀加宽142

7.5.2非均匀加宽147

7.6单色波跃迁速率150

7.5.3线型的一般评述150

7.7原子系统的放大作用151

7.8小结155

第八章 激光的振荡和放大159

8.1引言——振荡的阈值条件159

8.2均匀加宽跃迁中的激光振荡和放大160

8.3均匀加宽跃迁中的增益饱和164

8.4非均匀加宽跃迁中的激光振荡——物理描述171

8.5多模振荡175

8.6非均匀加宽跃迁中的增益饱和——数学分析176

8.7放大的自发发射180

8.8激光振荡——各种观点185

9.1引言——量子效率194

第九章 激光器的一般特性194

9.2连续激光器的功率195

9.2.1简化分析196

9.2.2功率输出——精确分析198

9.3瞬态效应201

9.3.1Q开关，Q突变或巨脉冲性能202

9.3.2增益开关213

9.3.3放大器中的脉冲传播217

9.4多模效应——锁模223

9.4.1简化分析225

9.4.2锁模的正规分析227

9.4.3场的空间变化230

9.5分布反馈232

9.6.1材料色散244

9.6色散效应244

9.6.2反常色散246

第十章 激光器的激励255

10.0引言255

10.1三能级和四能级激光器256

10.2光泵浦258

10.2.1概述258

10.2.2红宝石激光器258

10.2.3钕玻璃激光器264

10.3染料激光器267

10.4.1概述272

10.4气体放电激光器272

10.4.2氦氖激光器273

10.4.3离子激光器282

10.4.4CO2激光器284

10.5化学激光器291

10.5.1预备知识291

10.5.2氟化氢化学激光器292

10.6半导体激光器293

10.6.1序言293

10.6.2半导体术语的回顾294

10.6.3半导体中的光放大298

10.6.4半导体激光器中的载流子注入——同质结301

10.6.5异质结激光器304

第十一章 气体放电现象311

11.1引言311

11.2终端特性313

11.3空间特性314

11.4电子气316

11.4.0基本情况316

11.4.1“平均”或“典型”电子316

11.4.2电子分布函数326

11.4.3速率的计算328

11.4.4通量的计算330

11.5电离平衡331

11.6CO2激光器气体放电激励的例子334

11.6.1一般介绍334

11.6.2实验细节和结果334

11.6.3理论计算336

11.6.4实验和理论之间的关系339

11.6.5激光能级激发344

11.7电子束维持工作346

第十二章 跃迁速率353

12.1引言353

12.2原子的经典模型353

12.2.1天线问题353

12.2.2“束缚”电子354

12.2.3“受激”振子355

12.2.4色散359

12.3原子和经典场相互作用的量子观点361

12.3.1一般公式362

12.3.2波函数的扰动363

12.4爱因斯坦系数的推导366

12.5强信号理论——更精确的分析370

13.2原子符号376

13.2.1能级376

13.1引言376

第十三章 普通激光光谱学376

13.2.2跃迁——选择定则377

13.3分子结构——双原子分子379

13.3.1初步评论379

13.3.2转动结构和跃迁381

13.3.3转动态粒子数的热分布381

13.3.4振动结构383

13.3.5振动－转动跃迁384

13.3.6P和R支上的相对增益——部分和全部反转385

13.3.7气动激光器387

13.4分子中的电子态390

13.4.1符号表示法390

13.4.3氮分子激光器391

13.4.2夫兰克－康登原理391

13.4.4惰性气体－卤化物激光器393

第十四章 光辐射的探测397

14.1引言397

14.2量子探测器397

14.2.1真空光电二极管398

14.2.2光电倍增管400

14.3固体量子探测器401

14.3.1光电导体401

14.3.2结型光电二极管404

14.3.3p-i-n二极管407

14.4噪声的研究409

14.3.4雪崩光电二极管409

14.5噪声的数学处理412

14.6噪声源416

14.6.1散粒噪声417

14.6.2热噪声419

14.6.3视频放大器的噪声系数421

14.6.4背景辐射422

14.7探测系统的极限423

14.7.1光子的视频探测423

14.7.2外差系统429

附录Ⅰ “细致平衡”或“微观可逆性”436

附录Ⅱ 克喇末－克朗尼格关系441