激光器件與技術（下冊）：激光技術及應用

第1章 雷射技術概論 1
1.1 激光單元技術 1
1.1.1 激光調製技術 1
1.1.2 激光偏轉技術 3
1.1.3 巨脈衝技術與超短脈衝技術 3
1.1.4 非線性光學技術 6
1.1.5 穩頻技術 7
1.1.6 選模技術 8
1.1.7 激光放大技術 10
1.1.8 激光調諧技術 11
1.2 激光應用技術 12
1.2.1 科研中的激光應用技術 12
1.2.2 工業中的激光應用技術 13
1.2.3 激光醫學技術 14
1.2.4 激光——新學科誕生的助推器 15
1.2.5 激光——信息傳遞的載體 15
1.2.6 農業中的激光應用技術 15
1.2.7 激光化學技術 16
1.2.8 飛秒激光的應用 16
1.2.9 激光軍事技術 16
1.2.10 激光傳輸技術 17
1.3 中國雷射技術的歷史與激光產業的展望 17
1.3.1 早期雷射技術的發展 17
1.3.2 重點專案帶動雷射技術的發展 18
1.3.3 方興未艾的激光行業 20
1.3.4 激光產業的展望 21
習題 21

第2章 激光調製技術 22
2.1 幅度調製 22
2.2 強度調製 23
2.3 角度調製 24
2.4 脈衝調製 26
2.5 脈衝碼調制 28
2.6 常見的激光調製技術 29
2.6.1 機械調製技術 29
2.6.2 泡克耳斯電光調製技術 30
2.6.3 光學雙穩態技術 41
2.6.4 泡克耳斯電光相位調製技術 42
2.6.5 克爾電光調製技術 45
2.6.6 磁光調製技術 46
2.6.7 電源調製技術 48
2.6.8 聲光調製技術 49
習題 51

第3章 激光偏轉技術 52
3.1 激光偏轉技術分類及技術指標 52
3.2 常見激光偏轉技術 53
3.2.1 激光機械偏轉技術 53
3.2.2 激光電光偏轉技術 53
3.2.3 聲光偏轉技術 55
習題 55

第4章 激光調Q技術 56
4.1 調Q方式 56
4.1.1 能量的儲存及快速釋放 56
4.1.2 能量在時間上的逐步疊加 56
4.2 調Q原理 57
4.2.1 諧振腔的Q值 57
4.2.2 調Q的一般原理 57
4.3 調Q雷射器的速率方程 58
4.3.1 速率方程的建立 58
4.3.2 速率方程的解 60
4.4 典型調Q脈衝雷射器 62
4.4.1 可飽和吸收式調Q雷射器 62
4.4.2 電光調Q雷射器 63
4.4.3 聲光調Q雷射器 69
4.4.4 轉鏡調Q雷射器 72
4.4.5 脈衝透射式調Q雷射器 74
4.4.6 GaAs被動調Q雷射器 78
4.4.7 全光纖波長可調諧調Q雷射器 80
4.4.8 雙波長Q開關激光治療系統 80
習題 81

第5章 激光超短脈衝技術 82
5.1 激光超短脈衝技術概述 82
5.2 鎖模原理 88
5.2.1 多模自由振盪雷射器的輸出特性 88
5.2.2 激光多縱模相位鎖定 89
5.3 縱向鎖模技術 94
5.3.1 被動鎖模——飽和吸收染料鎖模技術 94
5.3.2 主動鎖模——內調製鎖模 97
5.4 激光的同步泵浦鎖模和對撞鎖模 102
5.5 自鎖模 103
5.6 橫模鎖定及縱橫模同時鎖定 108
5.7 激光鎖模的理論極限與高次諧波理論 109
5.7.1 激光鎖模的理論極限 109
5.7.2 高次諧波產生 110
5.8 飛秒雷射器脈寬的測量 112
習題 112

第6章 激光放大技術 114
6.1 激光放大技術概述 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 激光放大器運轉機理 120
6.3.1 激光放大器放大的工作機理 120
6.3.2 雷射脈衝放大器的速率方程 121
6.3.3 雷射脈衝放大器速率方程的非穩態解 123
6.3.4 雷射脈衝放大器對矩形脈衝信號的放大 125
6.3.5 雷射脈衝放大器對高斯型、指數型等脈衝信號的放大特性 130
6.4 激光放大中的若干技術問題 132
6.4.1 放大器啟動介質的工作參數 132
6.4.2 級間耦合放大介質自激的消除方法 133
6.4.3 級間孔徑和光泵點燃時間的匹配 135
6.5 典型激光放大器 136
6.5.1 紅寶石長脈衝激光放大器 136
6.5.2 單級YAG激光放大器 137
6.5.3 甄別放大器 138
6.5.4 多級釹玻璃放大器 139
6.5.5 納秒CO2脈衝激光放大器 140
習題 142

第7章 激光橫模選取技術 143
7.1 激光橫模選取原理 143
7.2 激光橫模選取方法 145
習題 147

第8章 激光縱模選取技術 148
8.1 雷射器的振盪頻率範圍和頻譜 148
8.2 激光縱模選取 148
習題 153

第9章 激光穩頻技術 154
9.1 激光穩頻技術概述 154
9.2 激光穩頻原理 157
9.2.1 頻率穩定度 157
9.2.2 頻率再現性 158
9.3 常見激光穩頻技術 158
9.3.1 蘭姆凹陷法穩頻 158
9.3.2 飽和吸收法穩頻 160
9.3.3 塞曼穩頻 164
9.3.4 參考光學頻率梳的數位激光穩頻技術 169
習題 170

第10章 非線性光學技術 171
10.1 非線性光學技術概述 171
10.2 光學介質的非線性極化 173
10.2.1 光學介質的非線性極化原理 173
10.2.2 電磁波在非線性介質中的傳播 174
10.3 二次非線性光學效應 175
10.4 光學倍頻技術 176
10.4.1 倍頻理論 177
10.4.2 位相匹配 178
10.4.3 單軸晶體中三波相互作用的相位匹配 181
10.4.4 負雙軸晶體中的三波相互作用的相位匹配 186
10.4.5 非線性光學材料 186
10.4.6 LD泵浦倍頻雷射器 196
10.5 光參量振盪技術 202
10.5.1 光參量放大和振盪原理 203
10.5.2 光參量振盪器的增益 204
10.5.3 光參量振盪器閾值 206
10.5.4 光參量振盪器的頻率調諧技術 207
10.5.5 光參量振盪實驗技術 209
10.5.6 光參量振盪器的發展趨勢 211
10.6 激光受激拉曼散射技術 212
10.6.1 拉曼散射與受激拉曼散射 212
10.6.2 受激拉曼散射的增益和閾值 214
10.6.3 受激拉曼散射頻譜特徵 217
10.6.4 受激拉曼散射實驗技術 219
10.6.5 激光拉曼分光計 221
習題 223

第11章 激光微束技術與應用 224
11.1 光的本質 224
11.2 會聚雷射光束的特性 225
11.3 光子刀技術及應用 227
11.3.1 光子刀在生物中的應用及作用機理 228
11.3.2 光子刀系統的組成原理 229
11.4 激光光鑷技術 231
11.4.1 光鑷的分類 231
11.4.2 光與微小的宏觀粒子的相互作用 233
11.4.3 光鑷應用實例 235
11.4.4 單光刀與單光鑷激光微束系統 237
11.4.5 光子刀系統的應用 239
11.5 激光製冷 240
11.5.1 激光冷卻原子的基本理論 241
11.5.2 激光冷卻的應用展望 245
習題 246

第12章 激光應用技術 247
12.1 激光核聚變 247
12.2 激光在微電子技術中的應用 248
12.2.1 激光光刻技術 248
12.2.2 紫外光刻源 249
12.2.3 極紫外光刻驅動器 250
12.2.4 其他應用 252
12.3 激光在信息交流及傳播中的應用 253
12.3.1 激光在通信中的應用 253
12.3.2 激光在信息存儲技術中的應用 257
12.3.3 激光在文化信息傳播中的應用 258
12.4 激光測量與檢測 259
12.4.1 激光測距 259
12.4.2 激光准直與導向 260
12.4.3 激光檢測 260
12.4.4 激光測速感測器 261
12.5 激光在工業製造與加工中的應用 262
12.5.1 激光增材製造 262
12.5.2 激光減材製造 264
12.6 激光全息 270
12.7 激光在生物醫學中的應用 274
12.8 激光在軍事中的應用 275
12.8.1 激光武器 276
12.8.2 信息偵察與目標鎖定 277
12.8.3 激光武器的優點、殺傷機理及防護 280
12.9 量子通信與量子電腦 281
12.9.1 量子通信 281
12.9.2 量子電腦 282
12.10 中國激光市場發展現狀及其分析 286
習題 287

參考文獻 288
附錄 290
附錄1 常用的物理常數 290
附錄2 常用的物理單位 291
後記 294