目录 2
第1篇 气体激光器 2
第1章 气体放电基本原理 2
1.1.1 气体放电基本过程 2
一、气体放电粒子种类及其碰撞基本规律 2
二、激发与电离 7
三、复合、吸附与转荷 12
四、带电粒子在电离气体中的运动 15
1.1.2 气体击穿与各种放电形式 19
一、气体击穿及伏安特性 20
二、辉光放电 22
第2章 氦氖激光器 32
1.2.1 氦氖激光器的工作原理 32
一、氦氖激光器工作物质能级的特点 32
二、氦氖激光器的激发机理 34
1.2.2 氦氖激光器的工作特性与输出特性 36
一、电子温度 36
二、增益 37
三、输出功率 39
四、输出谱线 42
1.2.3 氦氖激光器的结构与设计 44
一、氦氖激光器的结构 44
二、氦氖激光器的设计 45
第3章 氩离子激光器 48
1.3.1 氩离子激光器的工作原理 48
一、氩离子的能级结构 48
二、氩离子激光器的激发机理 49
一、等离子体的参数 50
三、氩离子激光器的工作特性与结构特点 50
1.3.2 氩离子激光器的工作特性 50
二、抽运效应 51
三、阈值电流强度 52
1.3.3 氩离子激光器的输出特性 53
一、输出功率 53
二、输出谱线 56
1.3.4 氩离子激光器的结构与设计 56
一、氩离子激光器的结构 56
二、氩离子激光器的设计计算 58
第4章 二氧化碳激光器 61
1.4.1 二氧化碳激光器的工作原理 61
一、二氧化碳分子振转能级结构 61
二、二氧化碳激光器的激发机理 63
三、二氧化碳激光器弛豫过程 67
四、辅助气体 69
1.4.2 普通二氧化碳激光器的工作特性和输出特性 71
一、电子温度 71
二、增益 73
三、输出功率 75
四、输出谱线 78
1.4.3 普通二氧化碳激光器的结构与设计 80
一、结构 80
二、小型二氧化碳激光器的设计 81
1.4.4 高功率二氧化碳激光器 83
一、高功率二氧化碳激光器的特点 83
二、轴快流高功率二氧化碳激光器 85
三、横流高功率二氧化碳激光器 90
一、TEA二氧化碳激光器的特点 95
四、慢速流动扩散冷却板条二氧化碳激光器 95
1.4.5 横向激励高气压二氧化碳激光器 95
二、常用的TEA二氧化碳激光器的结构 96
三、TEA二氧化碳激光器的工作特性 99
1.4.6 高功率二氧化碳激光器设计举例 102
一、实验结果及分析 102
二、理论计算 102
三、实验结果和理论计算的关系 104
五、激光能级激励功率 106
四、放电参数的确定 106
六、电子束维持TEA二氧化碳激光器 108
第5章 高功率二氧化碳激光器的结构设计 110
1.5.1 光学谐振腔的结构设计 110
一、高功率二氧化碳激光器的谐振腔 110
二、谐振腔的机械结构设计 110
1.5.2 放电系统的结构设计 114
一、横流电激励二氧化碳激光器的放电结构 114
二、轴快流二氧化碳激光器的放电结构 119
一、横流激光器气体循环系统的结构设计 120
1.5.3 高功率气体激光器循环系统的结构设计 120
二、轴向快流激光器气体循环系统的结构设计 122
1.5.4 热交换系统的计算与设计 128
一、常用的热交换器种类 128
二、板翅式热交换器的设计与计算 129
第6章 气体激光器的电源系统 133
1.6.1 连续辉光放电气体激光器对电源系统的要求 133
二、无限流电阻的气体激光电源 134
一、用电阻镇流的氦－氖激光器电源 134
1.6.2 氦－氖激光器和直管式二氧化碳激光器的电源系统 134
1.6.3 横向激励连续二氧化碳激光器电源系统 136
1.6.4 针－板式横向放电激励连续二氧化碳激光器的放电稳定性 138
1.6.5 纵向激励二氧化碳激光器的电源系统 141
一、封闭型脉冲二氧化碳激光器的电源系统 141
二、连续放电激励的二氧化碳激光器电源系统 142
1.6.6 氩离子激光器的电源系统 145
1.6.7 脉冲气体激光器的电源系统 145
一、脉冲气体激光器的特点和对电源的要求 145
二、获得高压纳秒脉冲的几种方法 146
主要参考文献 149
第2篇 固体激光器 150
第1章 固体激光器工作的基本原理与特性 150
2.1.1 固体激光器的基本特性 150
一、固体激光器的基本结构 150
二、固体激光器的能量转换 151
三、固体激光器的工作特性 153
四、最佳透过率 158
五、固体激光器的其他特性 160
2.1.2 固体工作物质 161
一、激活离子和基质 162
二、掺杂浓度 163
三、工作物质的劣化与破坏 164
四、工作物质质量及其加工的基本要求 165
五、红宝石 165
六、掺钕的钇铝石榴石（Nd3+：YAG）晶体 167
七、钕玻璃 170
八、红宝石、Nd3+：YAG和钕玻璃的比较 172
十、固体工作物质的性能参数与测量 173
九、其他固体激光材料 173
2.1.3 工作物质的热效应 179
一、连续激光器的热效应 179
二、单次脉冲泵浦下激光棒的热效应 187
三、重复脉冲激光器的热效应 189
四、热效应的减小及补偿措施 190
第2章 固体激光器的设计 191
2.2.1 聚光腔 191
一、聚光腔的基本类型 191
二、能量转换特性 193
三、机械设计 199
2.2.2 光学谐振腔参数的选择与设计 202
一、谐振腔的结构 202
二、激光谐振腔的稳定性 205
三、有源谐振腔 206
四、固体激光器谐振腔的灵敏度 208
五、光学谐振腔的机械设计 211
2.2.3 泵浦源 213
一、惰性气体闪光灯 215
二、惰性气体连续弧光灯 221
一、液体冷却 226
2.2.4 固体激光器的冷却装置 226
二、空气或气体冷却 228
三、传导冷却 230
第3章 典型固体激光器 231
2.3.1 中小功率固体激光器 231
一、连续固体激光器 231
二、脉冲固体激光器 232
2.3.2 高功率固体激光器 233
一、灯泵浦板条状固体激光器的工作原理 235
2.3.3 板条状固体激光器 235
二、理论分析 236
三、板条状固体激光器装置 237
四、现状与发展方向 238
2.3.4 新型固体激光器简介 240
一、紫翠宝石激光器 240
二、掺钛蓝宝石激光器 241
三、Er：YAG激光器 243
四、Ho：YAG激光器 245
一、光纤耦合 247
2.4.1 二极管激光器的光耦合技术 247
第4章 二极管泵浦固体激光器 247
二、阶梯镜耦合 248
三、平行反射镜耦合 248
四、不同种类镜片耦合 248
2.4.2 二极管泵浦固体激光器泵浦方式 249
一、端面泵浦 249
二、侧面泵浦 249
三、圆片状激光器 253
一、惰性气体放电灯的电气特性 255
第5章 固体激光器的电源系统 255
2.5.1 固体激光器的光源 255
二、灯的工作特性 257
2.5.2 脉冲固体激光器的电源系统 259
一、贮能网络 259
二、充电电路 267
三、气体放电灯的触发、预燃及放电开关 272
一、连续固体激光器对电源的要求 275
二、连续固体激光器电源系统的电路结构及各部分的作用 275
2.5.3 连续固体激光器的电源系统 275
三、几种常用的主电路 276
主要参考文献 278
第3篇 半导体激光器 279
第1章 半导体激光器概况 279
3.1.1 半导体激光器发展 279
一、半导体激光器出现的理论基础 279
三、实现半导体激光器在室温下连续工作（1962年—1970年） 280
四、半导体激光器的飞速发展 280
二、1962年出现半导体激光器 280
五、能带工程使半导体激光器产生新的飞跃 282
3.1.2 半导体激光器的广泛应用 282
一、（1300～1550）nm激光器应用状况 282
二、（790～1020）nm激光器应用状况 283
三、（600～780）nm激光器应用状况 284
第2章 半导体激光器的物理基础 285
3.2.1 半导体中能带的基本概念及电子在能带之间的跃迁 285
一、能带的基本概念 285
二、电子在能带之间的跃迁 286
三、辐射复合与非辐射复合 289
3.2.2 半导体激光器的基本工作原理 292
一、半导体激光器的粒子数反转条件 293
二、半导体激光器有源介质的增益系数 295
三、阈值增益 296
3.2.3 光子反馈谐振 297
一、光子反馈的意义和方式 297
二、激光振荡条件 298
三、温度的影响 301
二、材料的影响 301
一、器件结构的影响 301
3.3.1 半导体激光器的阈值特性 301
第3章 半导体激光器的特性 301
四、阈值电流的测定 302
3.3.2 半导体激光器的效率 303
一、功率效率 304
二、外微分量子效率或斜率效率 305
3.3.3 半导体激光器的空间模式 305
一、半导体激光器的光束发散角 306
二、半导体激光器的像散 308
3.3.4 半导体激光器的纵模 310
一、纵模模谱 311
二、影响纵模谱的因素 312
三、激光器的单纵模工作条件 314
四、纵模与横模之间的关系 315
五、动态单纵模 316
3.3.5 半导体激光器的线宽 316
3.3.6 半导体激光器的动态特性 318
一、张弛振荡与类谐振现象 318
二、寄生电容和电感 320
3.3.7 半导体激光器的热特性 321
三、啁啾限制 321
一、半导体激光器的热耗散功率 322
二、半导体激光器的致冷 322
3.3.8 半导体激光器的可靠性 324
一、半导体激光器的退化和失效 324
二、可靠性试验 325
第4章 典型半导体激光器 328
3.4.1 分布反馈半导体激光器 328
一、DFB激光器结构 329
二、DFB激光器的输出特性 330
3.4.2 异质结半导体激光器 335
一、双异质结激光器（DH） 335
二、条形激光器 335
3.4.3 量子阱半导体激光器 337
一、能带工程 338
二、量子阱和量子阱激光器 339
三、应变量子阱 342
3.4.4 表面发射激光器 343
一、VCSEL 344
二、VCSEL的应用前景 347
3.4.5 激光二极管阵列 348
一、基本结构 349
二、二极管线阵和阵列条 349
三、二维面阵 350
四、光谱特性和工作寿命 351
第5章 半导体激光器电源系统 354
3.5.1 正向浪涌 354
一、产生浪涌的原因 354
二、静电对半导体激光器的影响 355
一、稳定电源的组成和工作原理 356
3.5.2 半导体激光器的驱动电源 356
二、半导体激光器电源中的保护电路 358
主要参考文献 359
第4篇 其他激光器 360
第1章 染料激光器 360
4.1.1 染料激光产生的原理 360
一、染料分子的能级结构 360
二、染料的吸收和发光过程 361
一、脉冲染料激光器及泵浦方式 362
4.1.2 染料激光器的种类及泵浦方式 362
二、连续波染料激光器及泵浦方式 366
4.1.3 染料激光器的波长调谐 368
一、光栅调谐 368
二、棱镜调谐 369
三、法布里－珀罗（F-P）标准具调谐 369
四、双折射滤光片调谐 370
4.1.4 设计染料激光器应考虑的几个问题 372
一、染料的选择 372
二、溶剂的选择 373
三、染料盒的结构 374
四、泵浦源的选择 375
第2章 准分子激光器 376
4.2.1 准分子激光器的工作原理 377
一、准分子的能态结构及跃迁过程 377
二、准分子激光器运转的泵浦要求 378
三、电子束泵浦准分子激光器 379
四、脉冲放电泵浦准分子激光器 382
4.2.2 准分子激光器的动力学过程 384
一、电子束泵浦的稀有气体激光器的动力学过程 385
二、电子束泵浦稀有气体卤化物激光器的动力学过程 385
三、放电泵浦稀有气体卤化物激光器的动力学过程 386
4.2.3 准分子激光器的结构与设计 386
一、电子束泵浦的准分子激光器的结构与设计要点 386
二、脉冲放电泵浦准分子激光器的结构与设计 388
第3章 化学激光器 391
4.3.1 化学激光器的基本原理 392
一、化学激光产生的机理 392
二、弛豫（去激活）过程的影响 393
三、化学反应动力学 394
4.3.2 化学激光器的引发技术 395
一、闪光光解引发技术 395
二、电（放电、电子束）引发技术 395
三、热引发 396
四、化学引发 397
4.3.3 几种主要的化学激光器 397
一、连续波HF（DF）化学激光器 397
二、能量转移型化学激光器 400
三、电子态跃迁的氧碘化学激光器 401
第4章 自由电子激光器 406
4.4.1 自由电子激光产生的原理 407
一、自由电子产生光辐射的机理 407
二、自由电子激光形成的原理 409
4.4.2 自由电子激光器的主要组成部分及其类型 411
一、自由电子激光器的主要组成部分 411
二、自由电子激光器的主要类型 417
三、实例 421
主要参考文献 423