激光器件与技术(下册) 激光技术及应用

第1章 激光技术概论 1
1.1 激光单元技术 1
1.1.1 激光调制技术 1
1.1.2 激光偏转技术 3
1.1.3 巨脉冲技术与超短脉冲技术 3
1.1.4 非线性光学技术 6
1.1.5 稳频技术 7
1.1.6 选模技术 8
1.1.7 激光放大技术 10
1.1.8 激光调谐技术 11
1.2 激光应用技术 12
1.2.1 科研中的激光应用技术 12
1.2.2 工业中的激光应用技术 13
1.2.3 激光医学技术 14
1.2.4 激光——新学科诞生的助推器 15
1.2.5 激光——信息传递的载体 15
1.2.6 农业中的激光应用技术 15
1.2.7 激光化学技术 16
1.2.8 飞秒激光的应用 16
1.2.9 激光军事技术 16
1.2.10 激光传输技术 17
1.3 中国激光技术的历史与激光产业的展望 17
1.3.1 早期激光技术的发展 17
1.3.2 重点项目带动激光技术的发展 18
1.3.3 方兴未艾的激光行业 20
1.3.4 激光产业的展望 21
习题 21
第2章 激光调制技术 22
2.1 幅度调制 22
2.2 强度调制 23
2.3 角度调制 24
2.4 脉冲调制 26
2.5 脉冲编码调制 28
2.6 常见的激光调制技术 29
2.6.1 机械调制技术 29
2.6.2 泡克耳斯电光调制技术 30
2.6.3 光学双稳态技术 41
2.6.4 泡克耳斯电光相位调制技术 42
2.6.5 克尔电光调制技术 45
2.6.6 磁光调制技术 46
2.6.7 电源调制技术 48
2.6.8 声光调制技术 49
习题 51
第3章 激光偏转技术 52
3.1 激光偏转技术分类及技术指标 52
3.2 常见激光偏转技术 53
3.2.1 激光机械偏转技术 53
3.2.2 激光电光偏转技术 53
3.2.3 声光偏转技术 55
习题 55
第4章 激光调Q技术 56
4.1 调Q方式 56
4.1.1 能量的储存及快速释放 56
4.1.2 能量在时间上的逐步叠加 56
4.2 调Q原理 57
4.2.1 谐振腔的Q值 57
4.2.2 调Q的一般原理 57
4.3 调Q激光器的速率方程 58
4.3.1 速率方程的建立 58
4.3.2 速率方程的解 60
4.4 典型调Q脉冲激光器 62
4.4.1 可饱和吸收式调Q激光器 62
4.4.2 电光调Q激光器 63
4.4.3 声光调Q激光器 69
4.4.4 转镜调Q激光器 72
4.4.5 脉冲透射式调Q激光器 74
4.4.6 GaAs被动调Q激光器 78
4.4.7 全光纤波长可调谐调Q激光器 80
4.4.8 双波长Q开关激光治疗系统 80
习题 81
第5章 激光超短脉冲技术 82
5.1 激光超短脉冲技术概述 82
5.2 锁模原理 88
5.2.1 多模自由振荡激光器的输出特性 88
5.2.2 激光多纵模相位锁定 89
5.3 纵向锁模技术 94
5.3.1 被动锁模——饱和吸收染料锁模技术 94
5.3.2 主动锁模——内调制锁模 97
5.4 激光的同步泵浦锁模和对撞锁模 102
5.5 自锁模 103
5.6 横模锁定及纵横模同时锁定 108
5.7 激光锁模的理论极限与高次谐波理论 109
5.7.1 激光锁模的理论极限 109
5.7.2 高次谐波产生 110
5.8 飞秒激光器脉宽的测量 112
习题 112
第6章 激光放大技术 114
6.1 激光放大技术概述 114
6.2 激光放大器 115
6.2.1 行波放大器 115
6.2.2 注入激光放大器 117
6.3 激光放大器运转机理 120
6.3.1 激光放大器放大的工作机理 120
6.3.2 激光脉冲放大器的速率方程 121
6.3.3 激光脉冲放大器速率方程的非稳态解 123
6.3.4 激光脉冲放大器对矩形脉冲信号的放大 125
6.3.5 激光脉冲放大器对高斯型、指数型等脉冲信号的放大特性 130
6.4 激光放大中的若干技术问题 132
6.4.1 放大器激活介质的工作参数 132
6.4.2 级间耦合放大介质自激的消除方法 133
6.4.3 级间孔径和光泵点燃时间的匹配 135
6.5 典型激光放大器 136
6.5.1 红宝石长脉冲激光放大器 136
6.5.2 单级YAG激光放大器 137
6.5.3 甄别放大器 138
6.5.4 多级钕玻璃放大器 139
6.5.5 纳秒CO2脉冲激光放大器 140
习题 142
第7章 激光横模选取技术 143
7.1 激光横模选取原理 143
7.2 激光横模选取方法 145
习题 147
第8章 激光纵模选取技术 148
8.1 激光器的振荡频率范围和频谱 148
8.2 激光纵模选取 148
习题 153
第9章 激光稳频技术 154
9.1 激光稳频技术概述 154
9.2 激光稳频原理 157
9.2.1 频率稳定度 157
9.2.2 频率再现性 158
9.3 常见激光稳频技术 158
9.3.1 兰姆凹陷法稳频 158
9.3.2 饱和吸收法稳频 160
9.3.3 塞曼稳频 164
9.3.4 参考光学频率梳的数字激光稳频技术 169
习题 170
第10章 非线性光学技术 171
10.1 非线性光学技术概述 171
10.2 光学介质的非线性极化 173
10.2.1 光学介质的非线性极化原理 173
10.2.2 电磁波在非线性介质中的传播 174
10.3 二次非线性光学效应 175
10.4 光学倍频技术 176
10.4.1 倍频理论 177
10.4.2 位相匹配 178
10.4.3 单轴晶体中三波相互作用的相位匹配 181
10.4.4 负双轴晶体中的三波相互作用的相位匹配 186
10.4.5 非线性光学材料 186
10.4.6 LD泵浦倍频激光器 196
10.5 光参量振荡技术 202
10.5.1 光参量放大和振荡原理 203
10.5.2 光参量振荡器的增益 204
10.5.3 光参量振荡器阈值 206
10.5.4 光参量振荡器的频率调谐技术 207
10.5.5 光参量振荡实验技术 209
10.5.6 光参量振荡器的发展趋势 211
10.6 激光受激拉曼散射技术 212
10.6.1 拉曼散射与受激拉曼散射 212
10.6.2 受激拉曼散射的增益和阈值 214
10.6.3 受激拉曼散射频谱特征 217
10.6.4 受激拉曼散射实验技术 219
10.6.5 激光拉曼分光计 221
习题 223
第11章 激光微束技术与应用 224
11.1 光的本质 224
11.2 会聚激光束的特性 225
11.3 光子刀技术及应用 227
11.3.1 光子刀在生物中的应用及作用机理 228
11.3.2 光子刀系统的组成原理 229
11.4 激光光镊技术 231
11.4.1 光镊的分类 231
11.4.2 光与微小的宏观粒子的相互作用 233
11.4.3 光镊应用实例 235
11.4.4 单光刀与单光镊激光微束系统 237
11.4.5 光子刀系统的应用 239
11.5 激光制冷 240
11.5.1 激光冷却原子的基本理论 241
11.5.2 激光冷却的应用展望 245
习题 246
第12章 激光应用技术 247
12.1 激光核聚变 247
12.2 激光在微电子技术中的应用 248
12.2.1 激光光刻技术 248
12.2.2 紫外光刻源 249
12.2.3 极紫外光刻驱动器 250
12.2.4 其他应用 252
12.3 激光在信息交流及传播中的应用 253
12.3.1 激光在通信中的应用 253
12.3.2 激光在信息存储技术中的应用 257
12.3.3 激光在文化信息传播中的应用 258
12.4 激光测量与检测 259
12.4.1 激光测距 259
12.4.2 激光准直与导向 260
12.4.3 激光检测 260
12.4.4 激光测速传感器 261
12.5 激光在工业制造与加工中的应用 262
12.5.1 激光增材制造 262
12.5.2 激光减材制造 264
12.6 激光全息 270
12.7 激光在生物医学中的应用 274
12.8 激光在军事中的应用 275
12.8.1 激光武器 276
12.8.2 信息侦察与目标锁定 277
12.8.3 激光武器的优点、杀伤机理及防护 280
12.9 量子通信与量子计算机 281
12.9.1 量子通信 281
12.9.2 量子计算机 282
12.10 中国激光市场发展现状及其分析 286
习题 287
参考文献 288
附录 290
附录1 常用的物理常数 290
附录2 常用的物理单位 291
后记 294