全固态双波长窄线宽激光器

本书围绕全固态双波长窄线宽激光器展开，将空腔内泵浦技术与法布里-珀罗标准具结合起来，通过在准三能级和四能级增益介质中分别产生两种波长激光，解决了跃迁谱线之间的增益竞争问题，为实现高效低能耗双波长激光器奠定了基础。

在现代科技飞速发展的今天，激光技术的应用已渗透至社会生活的各个层面。其中，窄频谱宽度的双波长激光因其独特的物理特性与广泛的应用前景，已成为激光领域研究的热点之一。这一技术不仅在激光医疗中发挥着重要作用——利用特定波长的激光进行治疗，在激光雷达监测、引力波探测等前沿科技领域也展现出了巨大的潜力。由于单一增益介质导致的跃迁谱线间激烈增益竞争的问题，使得采用传统方法制备窄线宽双波长激光的输出功率和转化效率受限。这种情况严重制约了该领域的发展。因此，《全固态双波长窄线宽激光器》阐述了一种全新的技术方案，即将空腔内泵浦技术与法布里-珀罗（F-P）标准具（F-P Etalon）结合起来。通过在0.9μm的准三能级和1.0μm的四能级增益介质中分别产生两种波长激光，并彻底解决了跃迁谱线之间的增益竞争问题，从而为实现高效低能耗的双波长激光器奠定了基础。

刘宇，负责专业课程《激光原理及应用》《专业教学法》《专题研究三》《专题研究一》等相关专业理论及实践、实验课程的教学。2022年12月获得校组织的“第二十八届青年教师讲课比赛”第一名。2023年4月获得吉林省教育厅吉林省总工会关于举办“超星杯”第三届吉林省本科高校教师教学创新大赛第一名。获得多项专利。

第1章 #8194;绪论 ......1 #8194;1.1 #8194;全固态窄线宽双波长激光器概述 ..2 #8194;1.2 #8194;双波长激光的研究现状 ....3 1.2.1 单块晶体实现双波长输出 ....4 1.2.2 直接泵浦技术 ....7 #8194;1.3 #8194;腔内泵浦双波长技术的研究现状及应用 ..11 1.3.1 国外研究现状 ....14 1.3.2 国内研究现状 ....19 #8194;1.4 #8194;窄线宽激光器的研究现状、发展趋势及应用 ...24 1.4.1 窄线宽激光器研究现状 ...25 1.4.2 窄线宽激光器发展趋势 ....32 第2章 #8194; #8194;腔内泵浦双波长窄线宽激光器理论及输出特性研究 ...35 #8194;2.1 #8194;泵浦理论 .....37 2.1.1 间接泵浦理论 ...37 2.1.2 直接泵浦理论 .....39 2.1.3 腔内泵浦技术的基本原理 ...40 #8194;2.2 #8194;F-P标准具窄线宽激光器的基本原理 ..42 2.2.1 腔内泵浦双波长窄线宽激光器的设计方案 ...47 2.2.2 腔内泵浦双波长窄线宽激光器的工作原理 ...48 #8194;2.3 #8194;腔内泵浦双波长窄线宽激光器的速率方程 ....49 #8194;2.4 #8194; #8194;F-P标准具与腔内泵浦双波长组合技术的输出特性仿真 ........53 2.4.1 再吸收效应对输出特性的影响 ....54 2.4.2 F-P标准具竖直放置角度对输出特性的影响 .......60 第3章 #8194; #8194;腔内泵浦双波长窄线宽激光器谐振腔设计 .....65 #8194;3.1 #8194;谐振腔基本结构 ....66 3.1.1 谐振腔工作原理 ......69 3.1.2 谐振腔光学元件选择 ......70 3.1.3 激光晶体的特性 .....72 #8194;3.2 #8194;ABCD矩阵方法对谐振腔稳定区的分析 ....74 3.2.1 腔内泵浦双波长激光器谐振腔腔内束腰位置和大小理论的建立 .....78 3.2.2 准三能级激光谐振腔中束腰大小及其位置 ...80 3.2.3 四能级激光谐振腔中束腰大小及其位置 ......83 #8194;3.3 #8194; #8194;传播圆图解方法对双波长窄线宽激光器谐振腔的设计 ....86 3.3.1 两镜腔的图解分析法 .....89 3.3.2 腔内包含单热扰中心的热稳腔 .....91 3.3.3 腔内包含双热扰中心的热稳腔 .....97 #8194;3.4 #8194;腔内泵浦双波长窄线宽激光器的动力稳定腔 ...98 3.4.1 单波长0.9μm激光器的动力稳定腔 ....99 3.4.2 双波长激光器的动力稳定腔 ....105 第4章 #8194; #8194;腔内泵浦双波长窄线宽激光器实验研究 ....111 #8194;4.1 #8194;912nm准三能级激光器的实验研究 ....113 #8194;4.2 #8194;腔内泵浦双波长激光器的实验研究 ....118 #8194;4.3 #8194;腔内泵浦双波长窄线宽激光器的实验研究 ....129 第5章 #8194;应用领域 .....135 #8194;5.1 #8194;固体激光器应用领域 ......136 5.1.1 激光切割与金属、非金属加工 .....138 5.1.2 医疗领域 .......141 5.1.3 军事领域 .......156 5.1.4 通信领域 .....165 5.1.5 文化遗产保护 .....166 5.1.6 其他领域 ........167 #8194;5.2 #8194;窄线宽激光器的应用领域 .......169 5.2.1 物理科研领域 ......173 5.2.2 精密测量 .........174 5.2.3 通信领域 ......175 5.2.4 工业领域 .....178 5.2.5 生物医学应用 ........179 5.2.6 天文学与空间科学及新兴技术领域 .......179 第6章 #8194;总结与展望 ..........183 #8194;6.1 #8194;创新性总结 ......184 #8194;6.2 #8194;展望 ........185 参考文献 #8194; ......188