第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.1.1 激光术语与基本概念问题 1
1.1.2 激光常用计量单位、符号 3
1.2 CO2激光简介 5
1.2.1 CO2激光器及其分类 5
1.2.2 封离式CO2激光器 5
1.2.3 快轴流CO2激光器 7
1.2.4 横流CO2激光器 11
1.2.5 CO2激光器技术特点 14
1.3 CO2激光发展简史 15
1.4 实际应用中常见问题解释 17
参考文献 24
第二章 高功率脉冲CO2激光器的基本原理 27
2.1 CO2激光器的工作原理 27
2.1.1 CO2分子振转能级结构 27
2.1.2 CO2激光器的能级寿命和弛豫过程 29
2.1.3 CO2激光器的激发过程 30
2.1.4 辅助气体 31
2.2 TEA CO2激光器 33
2.2.1 概述 33
2.2.2 TEA CO2激光器的典型技术 37
2.3 小结 39
参考文献 39
第三章 气体放电激励技术 42
3.1 气体放电的基本特性 42
3.1.1 气体放电中的粒子 42
3.1.2 粒子间的相互作用 43
3.2 气体放电激发 47
3.2.1 电子碰撞激发 47
3.2.2 共振激发能量转移 49
3.2.3 电荷转移激发 50
3.2.4 彭宁电离 51
3.3 横向激励大气压（TEA）CO2激光器的激励技术 51
3.3.1 高功率TEA CO2激光器对激励电源的要求 51
3.3.2 高功率TEA CO2激光器激励电源组成和工作原理 52
3.3.3 工频LC谐振充电电源技术 53
3.3.4 高频开关充电电源技术 54
3.3.5 激励电路 54
3.4 TEA CO2激光器中的电磁兼容技术 59
参考文献 61
第四章 高功率CO2激光器谐振腔技术 63
4.1 光学谐振腔的基本知识 63
4.1.1 光学谐振腔的构成与分类 63
4.1.2 光学谐振腔的作用 64
4.1.3 光学谐振腔的损耗 64
4.1.4 光学谐振腔的稳定性条件 68
4.2 稳定腔 73
4.2.1 一般稳定球面腔的等价共焦腔 73
4.2.2 一般稳定球面腔的模式特征 74
4.3 非稳腔 76
4.3.1 稳定腔的缺点 77
4.3.2 非稳腔的优点 78
4.3.3 高功率TEA CO2激光器非稳腔的设计与实验 78
4.4 谐振腔镀膜选支技术 82
4.4.1 镀膜选支技术原理 83
4.4.2 稳定腔9.3μm选支输出实验 83
4.4.3 非稳腔9.3μm选支输出实验 86
4.4.4 稳定腔10.6μm/9.3μm两波长切换输出 89
参考文献 91
第五章 CO2激光调制与短脉冲输出技术 93
5.1 激光调制 93
5.1.1 激光调制的基本概念 93
5.1.2 电光调制 94
5.1.3 声光调制 102
5.1.4 其他调制方法简介 108
5.2 调Q CO2激光器 110
5.2.1 调Q原理 110
5.2.2 电光调Q CO2激光器 111
5.2.3 声光调Q CO2激光器 121
5.3 超短脉冲CO2激光器 129
5.3.1 超短脉冲CO2激光器研究进展 129
5.3.2 高功率CO2超短脉冲的获得 130
参考文献 138
第六章 CO2激光器波长调谐与变频技术 140
6.1 CO2激光波长调谐技术 140
6.1.1 CO2激光器输出谱线 140
6.1.2 封离式CO2激光器波长调谐技术 143
6.1.3 高功率CO2激光器波长调谐技术 148
6.1.4 高功率CO2激光器特定波长输出相关技术 149
6.2 CO2激光变频技术 150
6.2.1 高功率CO2激光倍频技术 151
6.2.2 高功率CO2激光差频技术 160
6.3 CO2激光波长变换技术 161
6.3.1 高功率CO2激光产生极紫外波段辐射 162
6.3.2 脉冲CO2激光受激拉曼散射 163
6.3.3 相对论电子束与脉冲CO2激光作用产生可见光波长 174
参考文献 177
第七章 激光参数测试技术 179
7.1 激光波长 179
7.1.1 CO2激光谱线分析仪法检测波长 179
7.1.2 光栅分光法检测波长 180
7.2 激光功率 181
7.2.1 平均功率检测 182
7.2.2 脉冲功率检测 183
7.2.3 功率不稳定度 184
7.3 激光能量 184
7.3.1 单脉冲能量 184
7.3.2 重频放电能量 185
7.3.3 能量密度 185
7.3.4 能量不稳定度 186
7.4 激光束发散角 186
7.4.1 光斑尺寸 187
7.4.2 近场发散角 187
7.4.3 远场发散角 188
7.4.4 激光束指向稳定性 190
7.5 激光脉冲宽度 191
7.5.1 激光重复频率 191
7.5.2 激光脉冲宽度 192
7.6 激光器效率 192
7.6.1 电光转换效率 192
7.6.2 插头效率 193
参考文献 193
第八章 应用基础 195
8.1 激光定向发射技术 195
8.1.1 高斯光束整形——衍射理论和设计 195
8.1.2 激光束的监视对准技术 211
8.1.3 激光束的指向稳定技术 215
8.1.4 激光束的聚焦发射技术 218
8.1.5 高功率激光元件 225
8.2 激光大气传输 228
8.2.1 地球大气 228
8.2.2 大气湍流效应 236
8.2.3 大气湍流的激光传输效应 240
8.2.4 大气热晕效应 241
8.2.5 受激拉曼散射 245
8.2.6 大气击穿 246
8.3 CO2激光辐照效应 247
8.3.1 激光辐照效应基础理论 247
8.3.2 脉冲CO2激光与物质的相互作用 263
参考文献 271
第九章 激光探测技术 275
9.1 CO2激光探测概述 275
9.1.1 CO2激光雷达发展历程 275
9.1.2 CO2激光雷达的分类 275
9.2 CO2激光测距技术 279
9.2.1 CO2激光测距概述 279
9.2.2 脉冲激光测距原理 279
9.2.3 激光测距方程及系统噪声分析 280
9.2.4 脉冲测距系统 284
9.2.5 国外典型CO2脉冲激光测距系统 289
9.3 CO2激光差分吸收探测技术 292
9.3.1 CO2激光差分吸收探测概述 292
9.3.2 CO2激光差分吸收探测原理 293
9.3.3 气体浓度反演算法 294
9.3.4 吸收气体种类辨别 296
9.3.5 CO2激光差分吸收探测系统 298
9.4 CO2激光相干探测技术 310
9.4.1 CO2激光相干探测简史 310
9.4.2 CO2激光相干探测原理 311
9.4.3 CO2激光相干探测发射机 313
9.4.4 CO2激光相干探测接收机 317
9.4.5 CO2激光相干成像 320
9.4.6 CO2激光多普勒跟踪 329
参考文献 342
第十章 激光定向能技术 346
10.1 激光推进技术 346
10.1.1 概述 346
10.1.2 大气呼吸式激光推进 347
10.1.3 烧蚀式推进 350
10.1.4 激光微推进 353
10.2 激光武器技术 355
10.2.1 概述 357
10.2.2 CO2激光武器技术 360
10.2.3 国外CO2激光武器 361
10.3 其他应用 365
10.3.1 激光钻井技术 365
10.3.2 激光清洗技术 366
10.3.3 激光驱雾技术 368
10.3.4 激光除冰技术 368
参考文献 369
第十一章 激光加工 371
11.1 激光加工的特点、类型及应用 371
11.1.1 激光加工的特点 371
11.1.2 激光加工用CO2激光器 372
11.1.3 激光加工机床 372
11.2 激光打孔 373
11.2.1 激光打孔的物理过程 373
11.2.2 激光打孔的设备 375
11.2.3 典型材料的激光打孔 376
11.3 激光切割 381
11.3.1 激光切割的特点 382
11.3.2 激光切割方式 383
11.3.3 常用工程材料的CO2激光切割 384
11.4 高功率激光深熔焊 396
11.4.1 激光深熔焊接理论基础 396
11.4.2 典型材料的激光焊接 396
11.5 激光熔覆与激光合金化 398
11.5.1 激光熔覆 398
11.5.2 激光合金化 400
参考文献 402