高功率光纖激光技術(shù)

前言

　　作為固體激光器的一員，光纖激光器以其結(jié)構(gòu)簡單緊湊、體積小、工作穩(wěn)定可靠、易于集成等特點(diǎn)，一直被認(rèn)為是固體激光技術(shù)實(shí)用化的最佳選擇。高功率光纖激光除在科研、工業(yè)加工和醫(yī)療保健等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用外，在軍事國防領(lǐng)域也有著巨大的應(yīng)用價(jià)值。海灣戰(zhàn)爭等高技術(shù)戰(zhàn)爭的實(shí)踐表明，光電武器裝備對(duì)戰(zhàn)術(shù)武器性能起決定性作用。此時(shí)，以激光二極管泵浦的光纖激光器脫穎而出，在前視／下視成像、目標(biāo)識(shí)別、激光制導(dǎo)、火控、激光雷達(dá)、探測(cè)、直升機(jī)避障、星間通信等應(yīng)用中獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。除此之外，高功率光纖激光還可直接作為武器。正因如此，近十年來，高功率光纖激光技術(shù)已成為激光技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究技術(shù)之一?！　”緯鴥?nèi)容新穎，總結(jié)了國內(nèi)外雙包層光纖激光技術(shù)領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展；介紹了光纖激光技術(shù)的基本理論；闡述了光纖激光產(chǎn)生、放大和非相干組束的規(guī)律；詳細(xì)分析了光纖和光柵參數(shù)對(duì)高功率光纖激光產(chǎn)生、放大及非相干組束效果的影響。重點(diǎn)介紹了作者近年來在光纖激光產(chǎn)生、放大和非相干組束方面的最新研究成果。全書共分九章。第1章總結(jié)了光纖激光，特別是雙包層光纖激光技術(shù)的研究進(jìn)展以及光纖激光技術(shù)發(fā)展的前景和動(dòng)向。第2章介紹了光在光纖中傳輸?shù)幕疽?guī)律以及求解光在光纖中傳輸?shù)幕痉椒?。?章介紹了光纖激光的基本理論，自發(fā)輻射、受激輻射、受激吸收的概念以及激光產(chǎn)生的條件。第4章討論了激光器諧振腔的模式問題，介紹了模的概念、腔與模的一般關(guān)系。

內(nèi)容概要

　　《高功率光纖激光技術(shù)》可供從事光纖激光技術(shù)領(lǐng)域理論和應(yīng)用研究的科研工作者、工程技術(shù)人員參考，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)研究生教材或高年級(jí)本科生的教學(xué)參考用書。高功率光纖激光技術(shù)是近年來國內(nèi)外激光技術(shù)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一，雙包層光纖激光器、放大器是產(chǎn)生高功率光纖激光的關(guān)鍵器件。《高功率光纖激光技術(shù)》內(nèi)容新穎，理論模型下的特性分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對(duì)照，可讀性強(qiáng)。主要內(nèi)容包括：光在光纖中的傳輸特性；雙包層光纖激光器、放大器的結(jié)構(gòu)和工作原理；雙包層光纖激光產(chǎn)生、放大過程中的特性分析；光纖激光非相干組束的規(guī)律以及組束的效果分析。

書籍目錄

前言第1章 緒論1.1 引言1.2 雙包層光纖激光器、放大器概述1.2.1 普通光纖和雙包層光纖的比較1.2.2 包層泵浦技術(shù)1.2.3 雙包層光纖激光器、放大器的結(jié)構(gòu)1.2.4 雙包層光纖激光器、放大器的突出優(yōu)點(diǎn)1.3 激光組束的概念和分類1.4 雙包層光纖激光器、放大器研究的最新進(jìn)展1.5 光纖激光組束的進(jìn)展1.5.1 相干組束1.5.2 非相干組束1.6 光纖激光技術(shù)發(fā)展前景分析1.6.1 國內(nèi)光纖激光技術(shù)發(fā)展的主要瓶頸1.6.2 光纖激光技術(shù)發(fā)展前景分析參考文獻(xiàn)第2章 光在光纖中的傳輸2.1 光在普通光纖中的傳輸2.1.1 普通光纖的基本結(jié)構(gòu)2.1.2 光線傳播的方法2.1.3 光纖的彎曲2.1.4 光纖端面的傾斜效應(yīng)2.2 光波導(dǎo)的一般理論2.2.1 麥克斯韋方程組2.2.2 波動(dòng)方程2.2.3 模式2.2.4 模式場(chǎng)的縱、橫向分量2.3 光在光纖中傳播的波動(dòng)理論2.3.1 矢量模2.3.2 線偏振模與標(biāo)量法2.3.3 階躍光纖2.3.4 均勻折射率單模光纖的分析2.3.5 光纖的損耗2.4 光在雙包層光纖中的傳播2.4.1 雙包層光纖的基本特性2.4.2 雙包層光纖中泵浦光的傳輸2.4.3 雙包層光纖的吸收效率及其特性參考文獻(xiàn)第3章 光纖激光的基本理論3.1 光的受激輻射基本概念3.1.1 黑體輻射的普朗克公式3.1.2 光的發(fā)射和吸收3.2 激光產(chǎn)生的條件3.2.1 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和光放大3.2.2 光的自激振蕩和閾值條件3.3 原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)3.3.1 三能級(jí)系統(tǒng)3.3.2 四能級(jí)系統(tǒng)3.4 速率方程3.4.1 四能級(jí)系統(tǒng)速率方程3.4.2 三能級(jí)系統(tǒng)速率方程3.5 激光的特性3.5.1 激光的空間相干性和方向性3.5.2 時(shí)間相干性和單色性3.5.3 激光的高亮度參考文獻(xiàn)第4章 光纖激光器的諧振腔理論4.1 光纖激光腔理論的一般問題4.1.1 諧振腔的分類4.1.2 模的概念、腔與模的一般聯(lián)系4.1.3 光腔的損耗4.2 共軸球面腔的穩(wěn)定性條件4.2.1 腔內(nèi)光線往返傳播的矩陣表示4.2.2 共軸球面腔的穩(wěn)定性條件4.3 開腔模式的物理概念和衍射理論分析方法4.3.1 橫模的一般物理概念4.3.2 孔闌傳輸線4.3.3 菲涅爾一基爾霍夫衍射積分4.3.4 自再現(xiàn)模所應(yīng)滿足的積分方程式4.3.5 復(fù)常數(shù)丁的意義4.3.6 分離變量法4.4 平行平面腔模的迭代解法4.5 圓形鏡共焦腔4.6 一般穩(wěn)定球面腔的模式特征參考文獻(xiàn)第5章 光纖激光器結(jié)構(gòu)及組成5.1 泵浦源5.1.1 泵浦源的選擇5.1.2 泵浦方式5.2 諧振腔結(jié)構(gòu)5.2.1 線形腔5.2.2 環(huán)形腔5.2.3 其他腔型結(jié)構(gòu)5.3 增益介質(zhì)5.3.1 增益介質(zhì)的類型以及摻雜濃度5.3.2 增益介質(zhì)的長度5.4 摻雜光纖特性5.4.1 摻餌光纖5.4.2 鉺／鐿共摻光纖5.4.3 其他摻稀土元素光纖5.5 雙包層光纖激光器5.5.1 雙包層光纖的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)5.5.2 雙包層光纖激光器的原理與特點(diǎn)5.6 雙包層光纖激光器的分類5.6.1 線形腔單端泵浦雙包層光纖激光器5.6.2 線形腔雙端泵浦雙包層光纖激光器5.6.3 全光纖環(huán)形腔雙包層光纖激光器5.6.4 包層泵浦調(diào)Q光纖激光器5.7 雙包層光纖激光器的泵浦耦合技術(shù)5.7.1 端面泵浦5.7.2 側(cè)面泵浦5.7.3 各種側(cè)面泵浦耦合技術(shù)討論5.7.4 其他泵浦方式5.8 影響光纖激光器性能的因素參考文獻(xiàn)第6章 稀土摻雜雙包層光纖激光器的特性6.1 F-P腔雙包層鉺／鐿共摻光纖激光器6.1.1 鉺／鐿共摻石英晶系的能級(jí)躍遷6.1.2 雙包層鉺／鐿共摻光纖激光器的理論模型6.1.3 雙包層鉺／鐿共摻光纖激光器的穩(wěn)態(tài)特性6.1.4 雙包層鉺／鐿共摻光纖激光器的動(dòng)態(tài)特性6.1.5 雙包層鉺／鐿共摻光纖激光器上能級(jí)粒子數(shù)的空間分布6.2 鉺／鐿共摻抑制能量上轉(zhuǎn)換6.2.1 摻鉺光纖激光器的能量上轉(zhuǎn)換6.2.2 鉺／鐿共摻抑制能量上轉(zhuǎn)換6.3 摻鉺光纖激光器的自脈動(dòng)及抑制6.3.1 自脈動(dòng)的成因分析6.3.2 抑制自脈動(dòng)模型6.3.3 抑制自脈動(dòng)的效果6.4 鉺／鐿共摻抑制自脈動(dòng)的分析6.4.1 理論模型6.4.2 抑制自脈動(dòng)的效果6.5 雙包層鉺／鐿共摻光纖激光器實(shí)驗(yàn)6.5.1 實(shí)驗(yàn)器材及裝置6.5.2 實(shí)驗(yàn)裝置6.5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析6.6 環(huán)形腔雙包層摻銩光纖激光器的理論模型6.6.1 Tm3的能級(jí)躍遷及速率方程6.6.2 改進(jìn)的環(huán)形腔結(jié)構(gòu)6.7 再吸收對(duì)激光功率影響6.8 對(duì)摻銩光纖激光器模型的改進(jìn)6.9 環(huán)形腔雙包層摻銩光纖激光器的特性6.9.1 光纖參數(shù)6.9.2 雙包層摻銩光纖激光器的穩(wěn)態(tài)特性……第7章 稀土摻雜光纖放大器的放大特性第8章 光纖激光的空間傳輸特性第9章 光纖激光的非相干組束參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　11月20日，上海光機(jī)所報(bào)道，上?？茖W(xué)家在激光領(lǐng)域取得新成果，成功開發(fā)出輸出功率高達(dá)107w的光纖激光器。此激光器的全稱為高功率摻鐿雙包層光纖激光器，與目前已有的激光器相比，它的維護(hù)費(fèi)用和功率消耗都要低得多，壽命是普通激光器的幾十倍。最近，上海光機(jī)所研制的光纖激光器使光纖激光輸出功率又上升了一個(gè)新臺(tái)階，最大輸出功率達(dá)到107w，已遙遙領(lǐng)先于全國同行?！　?004年12月3日，烽火通信報(bào)道，繼推出激光輸出功率達(dá)100w以上的完全可商用的雙包層摻鐿光纖產(chǎn)品后，經(jīng)過艱苦的攻關(guān)再創(chuàng)佳績，將該類新型光纖的輸出功率成功提高至440W，達(dá)到國際先進(jìn)水平。這是烽火通信在特種光纖領(lǐng)域邁出的重要一步。同時(shí)也是我國在高功率激光器用光纖領(lǐng)域的重大突破?！　借O雙包層光纖激光器是國際上新近發(fā)展的一種新型高功率激光器件，由于其具有光束質(zhì)量好、效率高、易于散熱和易于實(shí)現(xiàn)高功率等特點(diǎn)，近年來發(fā)展迅速，已成為高精度激光加工、激光雷達(dá)系統(tǒng)、光通信及目標(biāo)指示等領(lǐng)域中相干光源的重要候選者。雙包層摻鐿激光器的主要激光增益介質(zhì)是雙包層摻鐿光纖，因此，雙包層摻鐿光纖的性能直接決定了該類激光器的轉(zhuǎn)換效率和輸出功率.烽火通信作為國內(nèi)唯——家進(jìn)行雙包層摻鐿光纖研究的單位，在成功推出輸出功率達(dá)100W以上的完全可商用的雙包層摻鐿光纖產(chǎn)品后，又加大了研發(fā)力度，實(shí)現(xiàn)了440kW以上的輸出功率，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

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