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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