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第一章 绪论 1

1.1 激光概述 1

1.1.1 激光的发明 1

1.1.2 受激辐射 2

1.1.3 激光的产生 4

1.1.4 激光器的分类 6

1.2 几种新兴强激光技术的进展 8

1.2.1 自由电子激光的技术进展 8

1.2.2 X光激光的技术进展 10

1.2.3 化学激光的技术进展 12

1.2.4 准分子激光的技术进展 13

1.3 激光的特性及应用前景 14

1.3.1 激光的特性 14

1.3.2 激光的应用前景 18

第二章 自由电子激光 22

2.1 激光家族的新秀——自由电子激光 22

2.2 自由电子激光的基本物理概念 25

2.2.1 电子在摇摆磁场中运动 25

2.2.2 电子在摇摆磁场中的自发辐射 27

2.2.3 电子在摇摆磁场中的受激辐射 31

2.2.4 有质动力与电子束群聚 34

2.2.5 有质动力势桶 35

2.2.6 小信号增益与梅迪定理 37

2.2.7 指数增益区与饱和功率 39

2.2.8 变参数波荡器的设计 41

2.2.9 激光扩束与瑞利长度 43

2.2.10 电子束的扩散和束流品质 44

2.2.11 激光波长对发射度的要求 47

2.2.12 光学速调管 49

2.2.13 高阶谐波和边带不稳定性 50

2.2.14 电子束的光导效应 51

2.2.15 空间电荷效应 53

2.3 放大器型自由电子激光器 56

2.3.1 利弗莫尔实验室的最初选择 57

2.3.2 电子感应直线加速器 63

2.3.3 高亮度注入器 67

2.3.4 开关技术的新突破 70

2.3.5 摇摆器 73

2.3.6 面临的挑战与困难 76

2.4 射频直线加速器型自由电子激光器 78

2.4.1 振荡器型自由电子激光器概述 78

2.4.2 射频直线加速器的基本原理 81

2.4.3 自由电子激光器对射频直线加速器的要求 87

2.4.4 两类高亮度电子束注入器 90

2.4.5 射频直线加速器型自由电子激光器的发展简史 94

2.4.6 提高功率的难度及可能的解决途径 100

第三章 X光激光 107

3.1 什么是X光激光 107

3.1.1 高的泵浦功率密度 108

3.1.2 放大的自发辐射 108

3.1.3 输出光束发散角大 110

3.1.4 折射限制了放大 110

3.2 有关X光激光的主要原子物理过程 110

3.2.1 原子与电磁辐射的相互作用 110

3.2.2 X光激光所涉及的主要原子物理过程 116

3.3.1 靶的加热过程 120

3.3 靶加热和流体动力学 120

3.3.2 冕区物理状态 122

3.3.3 靶物质的流体动力学 124

3.4 电离和反转动力学——泵浦机制 127

3.4.1 离子的电子碰撞激发机制 127

3.4.2 离子的光激发机制 132

3.4.3 三体复合机制 135

3.5 X光在等离子体中的传播 140

3.5.1 费马原理和光线方程 140

3.5.2 X光激光在等离子体中传播 141

3.5.3 X光激光谐振腔 145

3.6.1 X光激光实验的靶场布置 149

3.6 X光激光的实验和诊断 149

3.6.2 X光激光实验诊断 152

3.6.3 X光激光的主要诊断设备 154

3.7 国内外X光激光研究的进展情况 163

第四章 化学激光 172

4.1 化学激光的诞生与发展 172

4.2 化学激光的基本原理 176

4.2.1 产生化学激光的典型化学反应 176

4.2.2 化学激光器的引发技术 179

4.2.3 化学反应能量在产物分子内的分配方式 180

4.2.4 激发态粒子的弛豫过程 181

4.3.1 燃烧驱动的HF化学激光器 184

4.3 HF/DF化学激光器 184

4.3.2 脉冲HF/DF化学激光器 189

4.4 氧碘化学激光器 192

4.4.1 氧碘化学激光的工作原理 192

4.4.2 氧碘化学激光的增益特性 193

4.4.3 激发态O2（1△）的发生方法 195

4.4.4 连续波氧碘化学激光器 198

4.4.5 脉冲氧碘化学激光器 201

4.5 可见光波段化学激光 205

5.1 准分子的能级结构和光谱特性 211

第五章 稀有气体卤素化合物准分子激光 211

5.2 准分子激光反应动力学 214

5.2.1 激发态氟化氪准分子的形成 214

5.2.2 激发态氟化氪准分子的猝灭 217

5.2.3 氟化氪激光的吸收 217

5.3 电子束泵浦的准分子激光 219

5.3.1 强流非箍缩型电子束的产生及其特性 220

5.3.2 电子束流的自磁场和不箍缩的判据条件 223

5.3.3 二极管阴阳极间距的变化及其对电子束流特性的影响 225

5.3.4 电子束在激光介质中的能量沉积 225

5.3.5 KrF准分子激光振荡器和激光放大器 228

5.3.6 光束品质的改善和光脉冲宽度的压缩 230

5.3.7 电子束泵浦的氟化氪准分子激光的发展情况 235

5.4 放电泵浦的准分子激光 238

5.4.1 放电泵浦的准分子激光的一般特性 238

5.4.2 放电泵浦的物理机制 238

5.4.3 电子束维持放电泵浦 243

5.4.4 雪崩放电 245

第六章 激光与物质相互作用 248

6.1 研究激光与物质相互作用的意义 248

6.2 激光与固态物质的相互作用 250

6.2.1 固态物质的能带结构 250

6.2.2 激光吸收的微观机理 251

6.2.3 材料对激光的光学响应 253

6.2.4 材料的光学特性 255

6.2.5 强激光引起的材料光学特性的变化 260

6.2.6 雪崩击穿 263

6.2.7 自聚焦 265

6.2.8 激光引起的材料热熔融 265

6.2.9 激光加热引起的热应力 266

6.3 激光引起材料气化及相关的破坏机理 268

6.3.1 激光与气态物质的相互作用 268

6.3.2 激光引起材料气化及其阈值 268

6.3.3 热烧蚀和热耦合效率 272

6.3.4 激光吸收波 274

6.3.5 LSD波的屏蔽效应 277

6.3.6 激光与靶的冲量耦合 279

6.3.7 激光引起的力学破坏效应 280

6.3.8 激光引起的结构性破坏 283

6.4 激光与等离子体的相互作用 284

6.4.1 物质的第四态——等离子体 284

6.4.2 静电波和离子声波 285

6.4.3 激光在等离子体中的传播 287

6.4.4 共振吸收 289

6.4.5 三波相互作用概述 291

6.4.6 受激布里渊散射（SBS） 293

6.4.7 受激拉曼散射（SRS） 294

6.4.8 双等离子体衰变（TPD）和离子声衰变（IPD） 295

6.4.9 场压强和有质动力 296

6.4.10 自聚焦和成丝 298

6.4.11 超热电子产生 299

第七章 高功率激光大气传输 302

7.1 激光与大气相互作用的线性效应 302

7.1.1 大气折射 302

7.1.2 大气吸收 304

7.1.3 大气散射 309

7.1.4 大气湍流效应 315

7.2 高功率激光在大气传输中的非线性效应 320

7.2.1 热晕 320

7.2.2 受激拉曼散射（SRS） 323

7.2.3 大气击穿 326

7.3 自适应光学技术 328

7.3.1 自适应光学系统 329

7.3.2 系统主要参数的确定 331

7.3 3湍流与热晕的校正 332

7.3.4 非线性自适应光学 335

8.1 引言 339

第八章 新兴强激光的应用 339

8.2 激光核聚变 340

8.2.1 真正的火种 340

8.2.2 点火条件 341

8.2.3 激光的吸收 343

8.2.4 激光内爆 345

8.2.5 靶丸结构 345

8.2.6 激光聚变的能量增益 346

8.2.7 激光聚变研究的进展 347

8.2.7 聚变驱动器 348

8.3.1 从神话走向现实 350

8.3 强激光与SDI 350

8.3.2 多层防御的设想 352

8.3.3 强激光在战略防御中的地位 354

8.3.4 武器火力和激光参数 355

8.3.5 天基和地基激光武器 357

8.3.6 核爆泵浦X光激光 361

8.4 新兴强激光的应用及展望 362

8.4.1 自由电子激光的应用前景 362

8.4.2 准分子激光的应用 364

8.4.3 化学激光的应用 368

8.4.4 X光激光的应用前景 369