全固態(tài)激光及非線性光學(xué)頻率變換技術(shù)

內(nèi)容概要

隨著大功率半導(dǎo)體激光二極管的發(fā)展，采用激光二極管泵浦的全固態(tài)激光器（DPL）已成為當(dāng)前激光技術(shù)研發(fā)的熱點(diǎn)之一。非線性光學(xué)頻率變換技術(shù)（NOFC）也隨著新型非線性光學(xué)晶體材料的出現(xiàn)和應(yīng)用的需要，得到了快速發(fā)展。本書針對這兩個領(lǐng)域的實驗和研究展開詳盡的介紹，全書共分為11章，內(nèi)容包括：全固態(tài)激光器和非線性光學(xué)頻率變換的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀；最常用的DPL工作物質(zhì)及若干典型的新型NC）FC材料；DPL的泵浦方式、熱效應(yīng)及其補(bǔ)償方法，主要運(yùn)轉(zhuǎn)方式，即連續(xù)及脈沖運(yùn)轉(zhuǎn)（包括鎖模運(yùn)轉(zhuǎn)）；諧振腔設(shè)計；激光二極管泵浦的光纖激光器及全固態(tài)可調(diào)諧激光器；非線性光學(xué)頻率變換技術(shù)和采用周期極化晶體的準(zhǔn)相位匹配技術(shù)等。    全書總結(jié)了當(dāng)代全固態(tài)激光技術(shù)及非線性光學(xué)頻率變換技術(shù)的最新成就，不僅涵蓋了國際、國內(nèi)最新成果的介紹，而且還提供了大量的資料、圖表及數(shù)據(jù)；不僅包含系統(tǒng)的理論分析、數(shù)據(jù)計算結(jié)果，而且尤為側(cè)重對實用器件的結(jié)構(gòu)、參數(shù)設(shè)計及實驗例證的介紹和歸納。    本書可供高等學(xué)校激光及相關(guān)專業(yè)師生以及從事激光技術(shù)的研究人員、工程技術(shù)人員參考使用。

書籍目錄

序前言 第1章　概述  1.1　全固態(tài)激光器及非線性光學(xué)頻率變換技術(shù)發(fā)展的歷史    1.1.1　萌芽期：20世紀(jì)60年代    1.1.2　緩慢發(fā)展時期：20世紀(jì)70年代    1.1.3　蓬勃發(fā)展時期：20世紀(jì)80年代    1.1.4　飛速發(fā)展時期：20世紀(jì)90年代至今  1.2　全固態(tài)激光器及頻率變換技術(shù)的發(fā)展    1.2.1　高功率DPL      1.2.2　應(yīng)用于軍事領(lǐng)域的DPL    1.2.3　大功率三基色DPL    1.2.4　紫外與深紫外波段的DPL    1.2.5　可調(diào)諧全固態(tài)激光器    參考文獻(xiàn)第2章　全固態(tài)激光器的工作物質(zhì)及非線性光學(xué)材料  2.1　全固態(tài)激光器的工作物質(zhì)    2.1.1　摻釹釔鋁石榴石(Nd：YAG)      2.1.2　釹玻璃(Nd：Glass)    2.1.3　摻釹釩酸釔(Nd：YVO4)    2.1.4　摻釹氟化釔鋰(Nd：YLF)      2.1.5　摻釹鋁酸釔(Nd：YAP)      2.1.6　摻釹鋁酸鎂鑭(Nd：LMA)      2.1.7　摻釹釩酸釓(Nd：GdVO4)      2.1.8　多晶Nd：YAG陶瓷      2.1.9　Er：YAG    2.1.10　鉺玻璃    2.1.11  Tm，Ho：YVO4    2.1.12  Ho，Yb：YVO4      2.1.13  Yb：YAG    2.1.14  以過渡金屬離子為激活離子的激光晶體  2.2　非線性光學(xué)晶體材料    2.2.1　磷酸氧鈦鉀(KTiOP04，KTP)晶體    2.2.2　偏硼酸鋇(β-BaB2O4：BBO)晶體    2.2.3  三硼酸鋰(LiB3O5，LBO)晶體      2.2.4　硼酸銫鋰(CsLiB6O10，CLBO)晶體    2.2.5　三硼酸鉍(BiB3O3，BIBO)晶體    2.2.6　氟硼酸鈹鉀(KBBF)晶體    參考文獻(xiàn)第3章　全固態(tài)激光器的光泵浦系統(tǒng)  3.1　激光二極管的基本原理及器件結(jié)構(gòu)    3.1.1　激光二極管基本原理    3.1.2　典型激光二極管器件結(jié)構(gòu)    3.1.3　高功率激光二極管列陣  3.2　端面泵浦耦合系統(tǒng)    3.2.1　光學(xué)透鏡耦合端面泵浦結(jié)構(gòu)    3.2.2　光纖耦合端面泵浦結(jié)構(gòu)    3.2.3　端面泵浦耦合計算和設(shè)計  3.3　高功率激光二極管陣列泵浦耦合系統(tǒng)    3.3.1　高功率激光二極管陣列泵浦耦合結(jié)構(gòu)    3.3.2　側(cè)面泵浦耦合計算和設(shè)計    參考文獻(xiàn)第4章　全固態(tài)激光器的熱效應(yīng)  4.1　側(cè)面泵浦全固態(tài)激光器的熱效應(yīng)    4.1.1　激光晶體中的溫度分布及熱效應(yīng)      4.1.2  Nd：YAG棒的特性與溫度的關(guān)系及其影響      4.1.3  Nd：YAG棒中的泵浦光分布及其影響    4.1.4　熱效應(yīng)的消除及補(bǔ)償    4.1.5　Nd：YAG熱效應(yīng)的測量及結(jié)果  4.2　端面泵浦全固態(tài)激光器的熱效應(yīng)    4.2.1　端面泵浦全固態(tài)激光器中的熱效應(yīng)　　……第5章　全固態(tài)激光器的諧振腔技術(shù)第6章　全固態(tài)連續(xù)激光器第7章　全固態(tài)脈沖激光器第8章　光纖激光器及放大器第9章　全固態(tài)可調(diào)諧激光器第10章　非線性光學(xué)頻率變換技術(shù)第11章　全固態(tài)準(zhǔn)相位匹配技術(shù)附錄Ⅰ　天津大學(xué)激光與光電子研究所發(fā)表的有關(guān)DPL及NOFC的論文附錄Ⅱ　有關(guān)非線性頻率變換和諧振腔計算的Matlab源程序

章節(jié)摘錄

　　第1章　概述　　1960年，美國科學(xué)家梅曼用脈沖氙燈激勵紅寶石晶體，獲得694．3nm的激光輸出，從此誕生了世界上第一臺固體激光器。自此以后，惰性氣體燈成了各類固體激光器重要的泵浦源，它們具有輸出功率高，光束質(zhì)量好，固體介質(zhì)壽命長且堅固等優(yōu)點(diǎn)。但氣體放電光源的電光轉(zhuǎn)換效率不高（小于15％）；輻射光譜太寬（紫外至紅外），固體激光介質(zhì)的吸收譜帶寬有限，因而激光效率較低（小于5％）；無用的紫外輻射使激光晶體壽命降低；多余的紅外輻射加熱激光晶體，致使激光束質(zhì)量變差，并且為去除多余的熱量還需要龐大的水冷系統(tǒng)。另外，氣體放電光源壽命短、易碎、更難于模塊化生產(chǎn)。這使得閃光燈泵浦的固體激光器誕生40年來，雖然應(yīng)用領(lǐng)域已非常廣泛，但仍處于多品種、高損耗、低效率狀態(tài)。　　半導(dǎo)體激光器采用電注入式PN結(jié)發(fā)射激光，譜寬很窄（納米量級），波長可調(diào)，量子效率接近1，其大功率器件的激光效率超過50％，壽命長達(dá)萬小時，且體積小，十分牢固。雖然半導(dǎo)體激光器的光束質(zhì)量很差，發(fā)散角也很大（幾十度），并且不對稱，但是它的輸出波長可以調(diào)整到激光晶體吸收帶，因而效率極高，熱效應(yīng)也隨之大大降低。從激光器誕生開始，科學(xué)家們就預(yù)言，輸出光波長在800～900nm之間的窄帶半導(dǎo)體光輻射二極管，能夠為固體激光介質(zhì)中的幾種稀土離子提供有效的泵浦。在科研人員意識到以半導(dǎo)體激光器泵浦固體激光介質(zhì)的潛在優(yōu)勢后，一代新型固體激光器——全固態(tài)激光器誕生了，這可以說是固體激光技術(shù)的一場革命。

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