光纤激光器和光纤放大器基础PDF电子书下载

第1章 导论 4

参考文献 4

第2章 固体中稀土离子的光学性质和光谱 7

2.1 固体中电子声子耦合 7

2.2 固体中光跃迁的声子边带 8

2.3 光心跃迁：自发发射和受激发射 10

2.4 固体的稀土心 12

2.5 均匀和非均匀谱线加宽 12

2.5.1 均匀加宽 12

2.5.2 非均匀加宽 14

2.6 光跃迁的光谱参数：主要理论 15

2.6.1 Judd-Ofelt理论 15

2.6.2 McCumber理论 17

2.6.3 Füchtbauer-Ladenburg理论和爱因斯坦系数 18

2.7 激光激活光心敏化 20

参考文献 21

第3章 激光玻璃的物理和光学性质 25

3.1 玻璃的力学和热性质 25

3.2 光纤的光学性质（衰减） 26

3.2.1 玻璃材料的固有性质 27

3.2.2 波导特性 27

3.2.3 光学连接损耗 28

3.3 用于光纤激光器和放大器的各种玻璃类型 28

3.3.1 硅酸盐玻璃 29

3.3.2 磷酸盐玻璃 29

3.3.3 亚碲酸盐玻璃 30

3.3.4 氟化物玻璃和ZBLAN 30

参考文献 31

第4章 光纤制造和增益光纤的高质量玻璃 32

4.1 材料 32

4.2 光纤预制棒的制造 32

4.3 由预制棒制造光纤 33

4.4 制造激光激活光纤 34

4.5 稀土掺杂光纤生产的MCVD技术 35

4.6 DND技术 36

参考文献 37

第5章 Nd3＋、Yb3＋、Er3＋和Tm3＋掺杂光纤的光谱性质 38

5.1 光谱符号 38

5.2 三价稀土离子能级 39

5.3 钕 40

5.3.1 Nd3＋光纤激光器挑战 43

5.4 镱 44

5.4.1 Yb3＋光纤激光器挑战 45

5.5 铒 47

5.5.1 Er3＋光纤激光器挑战 51

5.6 铥 51

5.6.1 Tm3＋光纤激光器挑战 55

参考文献 56

第6章 光纤中光的传播和模式 59

6.1 光纤的V数 59

6.2 光纤色散 61

6.3 保偏光纤 63

6.4 激光光束质量（M2参数） 64

6.4.1 采用M2法测量光束质量的实用建议 66

参考文献 68

第7章 光纤激光物理基础 69

7.1 粒子数反转：三能级和四能级系统 69

7.1.1 四能级激光运转系统 70

7.1.2 三能级激光运转系统 70

7.2 光纤放大器 71

7.2.1 光纤放大器（一般考虑） 71

7.3 光纤激光器的阈值和效率 78

7.4 激光谐振腔的增益和损耗 80

7.5 光纤激光器谐振腔 80

7.5.1 线性激光谐振腔 81

7.5.2 环形激光谐振腔 83

参考文献 84

第8章 光纤激光器的主要运行体制 86

8.1 时间体制 86

8.1.1 光纤激光器的连续和自由运转 87

8.1.2 光纤激光器的调Q运转 88

8.1.3 光纤激光器的模式锁定 94

8.2 光谱体制 102

8.2.1 波长可调谐激光器 102

8.2.2 单纵模激光器 107

参考文献 112

第9章 光纤激光器／光纤放大器设计的主要光学元件 114

9.1 半导体激光器 114

9.1.1 工作原理 114

9.1.2 光纤激光技术中所用半导体激光器的主要类型 121

9.1.3 高功率半导体激光器 124

9.1.4 光纤耦合半导体激光器 127

9.2 保偏与非保偏光纤耦合光学元件 129

9.2.1 偏振相关光隔离器 131

9.2.2 偏振无关光隔离器 132

9.2.3 高功率光纤耦合隔离器 133

9.2.4 偏振相关环形器 134

9.2.5 偏振无关环形器 134

9.2.6 作为自相位调制补偿器的啁啾FBG 136

9.2.7 关于光纤端面制备的描述 137

参考文献 138

第10章 高功率光纤激光器 141

10.1 高功率光纤激光器增益光纤泵浦技术 141

10.2 双包层光纤和包层泵浦技术 142

10.2.1 包层泵浦方式 143

10.2.2 包层泵浦和三包层光纤 145

10.2.3 自由空间 145

10.2.4 熔接泵浦合束器 147

10.3 高功率、衍射极限运转的大模场光纤 148

10.4 光纤中非线性过程及其在光纤激光器和光纤放大器技术发展中所起的作用 150

10.4.1 受激散射过程的功率阈值 151

10.4.2 受激拉曼散射 152

10.4.3 连续波受激拉曼散射 153

10.4.4 脉冲受激拉曼散射 154

10.4.5 受激布里渊散射 154

10.4.6 连续波受激布里渊散射 155

10.4.7 脉冲受激布里渊散射 156

10.4.8 光克尔效应 157

10.4.9 自相位调制 157

10.4.10 交叉相位调制 158

10.4.11 四波混频 159

10.5 光纤中自聚焦和自陷效应 160

10.6 高功率光纤激光振荡器与低功率主振荡器——光纤功率放大器结构比较 162

10.6.1 高功率光纤激光振荡器 163

10.6.2 高功率主振荡器——光纤功率放大器 165

10.7 高功率光纤激光器合束 170

10.7.1 光谱合束 171

10.7.2 体全息光栅 172

10.7.3 相干光合束 174

参考文献 179

第11章 光纤激光器工业应用 183

11.1 材料加工中激光与材料的相互作用 183

11.2 工业应用中重要的激光参数 184

11.2.1 波长 185

11.2.2 脉冲能量 185

11.2.3 脉冲宽度和脉冲重复频率 185

11.2.4 功率 186

11.2.5 功率密度 186

11.2.6 激光光束质量 186

11.2.7 光斑直径 187

11.3 光纤光学的功率导引系统 187

11.4 光纤导引系统的主要结构 195

11.5 光纤激光器主要的工业应用 196

11.5.1 焊接 196

11.5.2 切割 196

11.5.3 钻孔 197

11.5.4 钎焊 197

11.5.5 标记 197

11.5.6 热处理 197

11.5.7 金属沉积 197

11.5.8 油漆去色和表面祛除 198

11.5.9 微机械加工 198

11.5.10 激光束半导体加工 198

11.5.11 工业激光应用中光纤激光器的主要竞争者 199

11.5.12 工业应用光纤激光器的挑战性概述 200

11.5.13 光纤激光器在材料加工中的未来应用 200

参考文献 200