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目录 1

前言 1

绪论 1

第一章　激光器的基本知识 1

§1-1　激光器的工作原理 1

（一）光与物质相互作用的三种基本过程 1

（二）粒子数反转和受激发射 2

§1-2　激光器的基本组成 3

（一）激光工作物质 3

（二）激励系统 5

（三）光学共振腔 7

（一）按工作物质分类 8

§1-3　激光器的种类 8

（二）按运转方式分类 10

（三）按激励方式分类 11

（四）按波段范围分类 12

§1-4　激光器输出光束的质量评价 13

（一）激光束的定向性 13

（二）激光束的单色性 14

（三）激光束的亮度特性 15

（四）激光束的光子简并度特性 16

（五）激光束的相干特性 17

（六）激光束的偏振特性 17

（七）激光束的场图均匀性 18

（一）共振腔的作用 19

第二章 光学共振腔的设计原理 19

§2-1　共振腔和波型特性概述 19

（二）波型（模）的含义和总波型数的求法 20

（三）腔内波型（模）的具体区分方法 21

（四）共振腔特性的分析要点 22

（五）共振腔的分类和应用范围 23

§2-2　稳定共振腔的特性和设计 24

（一）腔的稳定条件的光学矩阵推导 24

（二）腔的稳定工作区域 26

（三）一般稳定腔衍射理论的有关结论 28

（四）稳定腔振荡光束的总尺寸和总发散角 32

§2-3　介稳共振腔的特性和设计 34

（五）稳定腔的应用特点 34

（一）介稳腔的种类和一般特点 35

（二）平行平面腔的波型特性 35

（三）虚共心腔的波型特性 37

（四）平面腔和虚共心腔的应用特点 39

§2-4　非稳定共振腔的特性和设计 42

（一）非稳腔的种类和一般特点 42

（二）双凸和平凸型非稳腔 43

（三）望远镜型非稳腔 46

（四）非稳腔的应用特点 47

§2-5　波型限制技术和特种腔 48

（一）激光振荡的多波型特点 48

（二）对横波型（发散角）的限制技术 49

（三）对纵波型（振荡频率）的限制技术 50

第三章　气体放电和真空的获得 56

§3-1　气体放电现象和着火电压 56

（一）气体放电现象 56

（二）气体放电着火电压 57

（三）气体放电中带电粒子的定向运动 58

（四）阴极溅射 59

（五）电子平均自由程和电子温度 60

§3-2　气体放电中的激发和消激发 61

（一）第一类和第二类非弹性碰撞 61

（二）气体放电中的激发过程 61

（一）电离过程 65

§3-3　气体放电中的电离过程和放电稳定性 65

（二）放电的稳定性 67

§3-4 脉冲放电和真空系统 71

（一）脉冲放电 71

（二）真空系统 74

第四章　氦-氖激光器 78

§4-1　结构和各部件要求 78

（一）几种结构形式 78

（二）放电管 79

（三）共振腔 83

§4-2　建立能级粒子数反转的原理和工作特性 84

（一）建立能级粒子数反转的机理 84

（二）工作特性 86

§4-3　输出特性和器件寿命 89

（一）输出功率 89

（二）光束的相干性和方向性及其稳定性 93

（三）输出功率的漂移和噪声 94

（四）输出的激光波长和频率稳定性 96

（五）氦-氖激光器的寿命 100

（六）激光器的张弛振荡 104

§4-4　器件设计 104

§4-5　制造工艺 107

（一）磨管 108

（二）清洗 113

（三）贴反射镜 113

（四）阴极处理和真空除气 116

（五）放电老化 117

§4-6　布儒斯特角窗口的研磨和贴片 118

第五章 二氧化碳分子激光器 121

§5-1　工作原理 121

（一）分子结构和振-转能级跃迁 121

（二）能级寿命和弛豫过程 124

（三）激发过程 128

§5-2　封离式电激发CO2分子激光器 131

§5-3　工作特性 137

（一）共振腔内的气体类透镜效应和腔的选择 137

（二）增益系数和饱和强度 142

（三）输出功率 147

（四）提高输出功率的考虑 148

§5-4　输出激光频谱和转动竞争效应 163

§5-5　器件寿命 166

§5-6　器件设计 167

§5-7　制造工艺 169

第六章　其他类型电激励气体激光器 172

§6-1　高气压CO2分子激光器 172

（一）高气压高功率输出 172

（二）输出功率的估计 173

（三）气体成分对输出功率的影响 175

（四）激光脉冲形状和增益Q开关 176

（五）转动谱线重迭和锁模 179

（六）高气压均匀放电技术 180

（七）电极形状设计 186

§6-2　氮分子激光器 188

（一）工作原理 189

（二）器件结构 190

（三）输出功率 192

（四）脉冲重复频率 198

（五）激光脉冲形状 198

§6-3　准分子激光器 199

（一）快放电激发 200

（二）电子束激发 203

§6-4　离子激光器 205

（一）激发机理 205

（二）工作特性 206

（三）器件结构 208

§6-5　金属蒸汽激光器 210

（一）工作原理 211

（二）器件结构 211

（三）工作特性 213

第七章　掺钕钇铝石榴石晶体激光器 216

§7-1　掺钕钇铝石榴石晶体性质 216

（一）晶体的物化特性 216

（二）晶体的光学和发光特性 216

（三）晶体的光学质量 220

§7-2　YAG∶Nd3+激光器的基本组成 221

（一）YAG∶Nd3+激光晶体棒 221

（二）激励光源 222

（三）聚光器 226

（四）冷却和滤光装置 231

§7-3　连续YAG∶Nd3+激光器件 234

（一）器件规模和质量评价标准 234

（二）影响器件效率的诸因素 235

（三）器件效率和输出发散角 235

（四）晶体棒热透镜效应及补偿方法（介稳腔法） 237

§7-4　重复脉冲和倍频YAG∶Nd3+器件 242

（一）低重复率脉冲调Q器件 242

（二）连续光泵高重复率脉冲调Q器件 247

（三）YAG∶Nd3+倍频器件 250

（二）红宝石晶体的光学和发光特性 253

（一）红宝石晶体的物化特性 253

第八章　红宝石及其他晶体激光器 253

§8-1　红宝石晶体的性质 253

（三）红宝石晶体棒的质量评价和加工要求 256

§8-2　红宝石激光器件 257

（一）红宝石激光器件的一般特点 257

（二）连续光泵红宝石激光器 259

（三）脉冲调Q红宝石激光器 260

（四）限模红宝石激光器 264

§8-3　其他晶体激光器 267

（一）概述 267

（二）掺钕铝酸钇（YAlO3∶Nd3+）晶体 269

（三）五磷酸钕（NdP5O14）和四磷酸锂钕（LiNdP4O12）晶体 271

（四）掺钕铍酸镧（La2Be2O5∶Nd3+）晶体和掺钕钒酸钇（YVO4∶Nd3+）晶体 273

（五）掺其他稀土激活离子的晶体 275

第九章　钕玻璃激光器 277

§9-1　钕玻璃的基本性质 277

（一）激光钕玻璃概述 277

（二）钕玻璃的制造工艺 279

（三）钕玻璃的质量评价 281

（四）钕玻璃定型产品介绍——国内产品 283

（五）钕玻璃定型产品介绍——国外产品 286

§9-2　钕玻璃的激光特性 288

（一）钕玻璃的光谱性质 288

（二）钕玻璃的激光增益特性 292

（三）钕玻璃的光泵热效应 294

（四）钕玻璃的劣化效应 297

（五）钕玻璃的激光破坏 299

§9-3　钕玻璃激光器件特性 303

（一）钕玻璃激光器件概述 303

（二）重复率钕玻璃激光器件 305

（三）调Q钕玻璃器件 310

第十章　固体激光器电源 316

§10-1　连续激光器电源 316

§10-2　低重复率脉冲激光器电源 321

§10-3　高重复率脉冲激光器电源 329

一、在CO2＋N2＋H2O（或He）混合气体中CO2、N2分子振动弛豫速率 334

附录 334

二、正则复变函数及保角变换 335

三、国产2X系列旋片式机械泵性能指标 336

四、洗液 336

五、气体激光器粘合腔片用的几种胶合剂配方 337

六、几种金属反射率（垂直入射％） 337

七、CO2激光器用的多层介质膜（锗片上镀Ge-ZnS）的反射率 338

八、聚脂薄片电容板的制作 338

九、几种气体的亚稳激发电位和电离电位（伏） 338

十、几种电极材料的焊接性质 339

十一、激光器光学元件加工要求图例 339

十二、固体激光器总体机械设计图例 340

十三、常用激光器（部）件实物照片图例 348