超短光脉冲激光器原理及应用PDF电子书下载

第一章 原子系统与光脉冲相互作用的理论基础 1

1.1 基本辐射过程 1

1.1.1 自发发射 2

1.1.2 感应发射 4

1.1.3 吸收 4

1.1.4 热平衡中跃迁几率间的关系 5

1.1.5 速率方程 6

1.1.6 辐射与整个原子系统的相互作用以及非均匀谱线加宽 11

1.2 原子系统中的快速过程 16

1.2.1 原子系统中的内部跃迁、弛豫过程 18

1.2.2 受激态中的反应 23

1.2.3 相位弛豫过程 25

1.3 光脉冲与原子系统相互作用基础理论的描述 27

1.3.1 波动方程 28

1.3.2 原子系统的量子理论的描述 32

1.3.3 二能级系统的处理 35

第二章 皮秒激光器基础理论的描述 39

2.1 激光器原理 39

2.2 光泵浦产生粒子数反转 41

2.3 光学谐振腔 46

2.3.2 平面法布里-珀罗谐振腔 50

2.3.3 开放式腔的衍射理论 53

2.3.4 高斯束谐振腔内场和外场分布概述 58

2.3.5 三反射镜谐振腔 65

2.4 典型激光器激活介质的特性 68

2.4.1 Nd-YAG激光器 68

2.4.2 氩离子和氪离子气体激光器 70

2.4.3 染料激光器 73

2.4.4 半导体激光器 76

2.5 Q开关 82

2.6 产生超短脉冲的原理：锁模 84

2.7.2 同步泵浦激光器 88

2.7.1 主动锁模 88

2.7 锁模的方法 88

2.7.3 被动锁模 89

2.8 分布反馈激光器 90

第三章 测量方法 94

3.1 瞬时过程测量的基本原理 94

3.1.1 纹影或条纹照相法 94

3.1.2 频闪术、取样法 95

3.1.3 时间间距还原成空间位移 97

3.1.4 信号转换 97

3.1.5 相关法 98

3.2 时间分辨率极限 101

3.2.1 旋转镜 103

3.2.2 光电探测器 103

3.2.3 电光条纹相机 105

3.2.4 聚焦系统 107

3.2.5 色散系统 108

3.3 超短光脉冲的非线性光学测量方法 109

3.3.1 用二次谐波的产生测量强度相关函数 110

3.3.2 用双光子荧光法测量强度-相关函数 112

3.3.3 强度-交叉相关函数的测量 116

3.3.4 以光克尔效应为基础的激光控制光闸 117

3.4 激光控制的光电开关 120

第四章 主动锁模 128

4.1 工作机理 128

4.1.1 振幅调制 128

4.1.2 相位调制 129

4.1.3 激光跃迁的均匀与非均匀加宽 130

4.2 理论 131

4.3 实验装置及结果 139

4.3.1 调制器 139

4.3.2 惰性气体离子激光器的锁模 141

4.3.3 Nd-YAG激光器主动锁模的试验研究 142

5.1 工作机理 145

第五章 同步泵浦激光器 145

5.2 理论 148

5.2.1 基本方程 148

5.2.2 稳态解的讨论 156

5.2.3 从噪声和伴脉冲产生中形成超短脉冲 163

5.2.4 相位调制脉冲的形成 167

5.3 实验装置及其结果 169

5.3.1 同步泵浦激光器的工作原理 169

5.3.2 同步泵浦激光器脉冲参量的实验研究 177

5.3.3 腔倒空 180

5.3.4 增益 181

第六章 染料激光器的被动锁模 183

6.1 工作机理 183

6.2 理论 186

6.2.1 基本方程 186

6.2.2 稳态解的讨论 192

6.2.3 被动锁模时对撞脉冲的相干叠加效应 199

6.3 实验装置及结果 214

6.3.1 闪光灯泵浦染料激光器的工作原理 214

6.3.2 连续泵浦染料激光器的工作原理 215

6.3.3 实验研究结果 216

6.3.4 对撞脉冲 221

6.3.5 双重锁模 225

第七章 固体激光器的被动锁模 227

7.1 工作机理 227

7.2 理论 229

7.2.1 基本方程 229

7.2.2 产生脉冲的线性区(区域Ⅰ) 234

7.2.3 产生脉冲的非线性区(区域Ⅱ) 240

7.2.4 增益的衰减(区域Ⅲ) 255

7.3 实验装置及结果 258

7.3.1 被动锁模固体激光器的装置及其特性 258

7.3.2 被动锁模固体激光器的皮秒脉冲特性 260

7.3.3 单脉冲的选择及再放大 262

7.3.4 对超短脉冲演变过程的实验研究 264

7.3.5 吸收体和放大器有效工作截面的作用 267

7.3.6 吸收体的弛豫时间对超短脉冲形成的影响 268

7.4 半导体激光器 271

第八章 非稳定的非线性光学过程 274

8.1 二次谐波的产生 278

8.2 变频的其他非线性光学过程的应用 287

8.2.1 混频 287

8.2.2 光学参量产生 290

8.2.3 参量的四光子相互作用 292

8.2.4 光学检波和切伦科夫辐射的产生 294

8.2.5 受激喇曼散射 296

8.3 引起脉冲形状及脉宽变化的非线性光学过程 303

8.3.1 非线性光学相互作用时脉冲的形成 304

8.3.2 线性光学介质中调相脉冲的压缩 306

8.3.3 无色散非线性光学介质中脉冲的传播 311

8.3.4 色散非线性光学介质 313

8.4 谐振非稳态过程 318

8.4.1 光学章动和无光学感应衰减 318

8.4.2 光子回波 322

8.4.3 自感应透射 326

第九章 瞬时光谱学 330

9.1 荧光测量 331

9.1.1 纳秒法 331

9.1.2 皮秒法 334

9.1.3 应用 337

9.2 测试脉冲光谱学 342

9.2.1 测试脉冲分光计 342

9.2.2 应用 351

参考文献 356

汉德名词对照索引 376