高功率光纖激光器及其應(yīng)用

前言

　　大學(xué)最重要的功能是向社會(huì)輸送人才。大學(xué)對(duì)于一個(gè)國(guó)家、民族乃至世界的重要性和貢獻(xiàn)度，很大程度上是通過畢業(yè)生在社會(huì)各領(lǐng)域所取得的成就來體現(xiàn)的。　　中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)建校只有短短的五十年，之所以迅速成為享有較高國(guó)際聲譽(yù)的著名大學(xué)之一，主要就是因?yàn)樗囵B(yǎng)出了一大批德才兼?zhèn)涞膬?yōu)秀畢業(yè)生。他們志向高遠(yuǎn)、基礎(chǔ)扎實(shí)、綜合素質(zhì)高、創(chuàng)新能力強(qiáng)，在國(guó)內(nèi)外科技、經(jīng)濟(jì)、教育等領(lǐng)域做出了杰出的貢獻(xiàn)，為中國(guó)科大贏得了“科技英才的搖籃”的美譽(yù)。　　2008年9月，胡錦濤總書記為中國(guó)科大建校五十周年發(fā)來賀信，信中稱贊說：半個(gè)世紀(jì)以來，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)依托中國(guó)科學(xué)院，按照全院辦校、所系結(jié)合的方針，弘揚(yáng)紅專并進(jìn)、理實(shí)交融的校風(fēng)，努力推進(jìn)教學(xué)和科研工作的改革創(chuàng)新，為黨和國(guó)家培養(yǎng)了一大批科技人才，取得了一系列具有世界先進(jìn)水平的原創(chuàng)性科技成果，為推動(dòng)我國(guó)科教事業(yè)發(fā)展和社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)做出了重要貢獻(xiàn)?！　?jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)科大迄今已畢業(yè)的5萬人中，已有42人當(dāng)選中國(guó)科學(xué)院和中國(guó)工程院院士，是同期（自1963年以來）畢業(yè)生中當(dāng)選院士數(shù)最多的高校之一。其中，本科畢業(yè)生中平均每1000人就產(chǎn)生1名院士和七百多名碩士、博士，比例位居全國(guó)高校之首。還有眾多的中青年才俊成為我國(guó)科技、企業(yè)、教育等領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物和骨干。在歷年評(píng)選的“中國(guó)青年五四獎(jiǎng)?wù)隆鲍@得者中，作為科技界、科技創(chuàng)新型企業(yè)界青年才俊代表，科大畢業(yè)生已連續(xù)多年榜上有名，獲獎(jiǎng)總?cè)藬?shù)位居全國(guó)高校前列。

內(nèi)容概要

光纖激光器是以摻雜光纖作激光介質(zhì)的一種新型固體激光器，具有散熱特性好和光束質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。本書從介紹雙包層光纖入手，介紹了光纖激光器的泵浦源、連續(xù)波光纖激光器，脈沖光纖激光器以及倍頻光纖激光器的基本概念、關(guān)鍵技術(shù)以及發(fā)展概況，并詳細(xì)闡述了各種光纖激光器的原理、工作性能及有關(guān)工藝技術(shù)。    本書可供從事激光研究和應(yīng)用的科技工作者和從事激光應(yīng)用的工程技術(shù)人員閱讀，亦可供物理、光學(xué)工程等專業(yè)的研究生參考。

書籍目錄

總序前言第1章  雙包層光纖  1.1  光在光纖中的傳輸    1.1.1  光纖中光的反射    1.1.2  光纖的數(shù)值孔徑    1.1.3  光在光纖中的傳播  1.2  雙包層光纖的結(jié)構(gòu)和特性    1.2.1  內(nèi)包層形狀對(duì)吸收系數(shù)的影響    1.2.2  光線在新型內(nèi)包層形狀雙包層光纖中傳播的分析    1.2.3  雙包層光纖的制備  1.3  光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)和特性第2章  光纖激光器的發(fā)展史和分類  2.1  光纖激光器的發(fā)展歷史    2.1.1  單根光纖輸出功率從百瓦級(jí)向千瓦級(jí)發(fā)展    2.1.2  從連續(xù)光纖激光向高功率脈沖光纖激光發(fā)展    2.1.3  從常規(guī)的光纖激光組束技術(shù)向相干組束技術(shù)發(fā)展  2.2  光纖激光器的分類    2.2.1  以工作波長(zhǎng)分類    2.2.2  以工作模式分類    2.3.3  特殊光纖激光器第3章  稀土離子摻雜的雙包層光纖  3.1  雙包層光纖的拉制    3.1.1  預(yù)制棒制造(preform fabrication)    3.1.2  光纖拉絲(fiber drawing)    3.1.3  光纖涂覆  3.2  光纖中的導(dǎo)波模  3.3  光纖的損耗    3.3.1  光纖材料的吸收和損耗    3.3.2  光纖的彎曲損耗    3.3.3  光纖的連接損耗  3.4  光纖的偏振特性和保偏光纖第4章  稀土摻雜光子晶體光纖  4.1  大模場(chǎng)面積光子晶體光纖  4.2  非線性光子晶體光纖  4.3  光子晶體光纖中超連續(xù)譜的產(chǎn)生  4.4  摻Y(jié)b3+雙包層光子晶體光纖激光器第5章  光纖激光器的泵浦技術(shù)  5.1  半導(dǎo)體激光器    5.1.1  半導(dǎo)體激光器的發(fā)展歷史    5.1.2  半導(dǎo)體激光器的輸出特性    5.1.3  半導(dǎo)體激光器的光束整形  5.2  雙包層光纖的泵浦方法研究    5.2.1  端面泵浦    5.2.2  側(cè)面泵浦  5.3  高功率半導(dǎo)體激光器的壽命特性    5.3.1  高功率半導(dǎo)體激光器的失效機(jī)理    5.3.2  壽命評(píng)價(jià)研究第6章  連續(xù)波高功率光纖激光器  6.1  連續(xù)波高功率光纖激光器的基本結(jié)構(gòu)  6.2  線形腔結(jié)構(gòu)物理模型及速率方程  6.3  光纖激光器的模式控制技術(shù)    6.3.1  特殊腔結(jié)構(gòu)法    6.3.2  種子光注入法    6.3.3  光纖纏繞彎曲法    6.3.4  光纖拉錐法  6.4  超大模場(chǎng)雙包層光纖的設(shè)計(jì)    6.4.1  螺旋芯光纖    6.4.2  分塊包層光纖    6.4.3  纖芯摻雜設(shè)計(jì)光纖    6.4.4  增益導(dǎo)引光纖  6.5  高功率光纖激光器的熱效應(yīng)第7章  脈沖雙包層光纖激光器  7.1  調(diào)Q光纖激光器    7.1.1  被動(dòng)調(diào)Q方式    7.1.2  主動(dòng)調(diào)Q方式    7.1.3  各種調(diào)Q方式比較    7.1.4  聲光調(diào)Q的光纖激光器的窄脈沖輸出  7.2  脈沖光纖放大器    7.2.1  脈沖放大的關(guān)鍵技術(shù)研究    7.2.2  低功率雙包層光纖放大器    7.2.3  脈沖雙包層光纖放大器  7.3  鎖模光纖激光器  7.4  雙包層光纖放大器瞬態(tài)增益與頻率響應(yīng)    7.4.1  二能級(jí)瞬態(tài)增益理論模型    7.4.2  YDFA瞬態(tài)增益的飽和和恢復(fù)    7.4.3  數(shù)值計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比第8章  光纖激光的倍頻特性  8.1  激光倍頻的基本概念  8.2  周期極性鈮酸鋰(PPLN)  8.3  影響倍頻效率的因素    8.3.1  倍頻特性與激光參量的關(guān)系    8.3.2  倍頻特性與諧波發(fā)生器的參量關(guān)系  8.4  光纖激光的光譜特性對(duì)倍頻的影響    8.4.1  實(shí)駿裝置    8.4.2  實(shí)駿結(jié)果    8.4.3  譜線響應(yīng)寬度分析    8.4.4  溫度響應(yīng)帶寬的分析  8.5  高功率光纖激光倍頻特性    8.5.1  窄線寬振蕩——放大系統(tǒng)    8.5.2  倍頻實(shí)驗(yàn)結(jié)果第9章  光纖激光器組束技術(shù)  9.1  主振蕩放大(MOPA)技術(shù)  9.2  多芯光纖自組束  9.3  全光纖組束  9.4  光譜組束(SBC)技術(shù)  9.5  外腔相干組束    9.5.1  光柵外腔組束    9.5.2  自傅里葉變換(S-F)腔組束    9.5.3  自成像腔相干組束  9.6  包層光纖激光器及其相干組束的實(shí)驗(yàn)研究    9.6.1  自成像相位鎖定    9.6.2  二維四束光纖激光相干合成實(shí)驗(yàn)研究    9.6.3  占空比對(duì)相干組束影響的實(shí)驗(yàn)研究    9.6.4  光纖激光相干陣列遠(yuǎn)場(chǎng)光強(qiáng)分布的影響分析第10章  高功率光纖激光器的典型應(yīng)用  10.1  激光打標(biāo)  10.2  激光雕刻  10.3  激光焊接  10.4  激光切割  10.5  光纖激光在光伏產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用  10.6  光纖激光在醫(yī)療中的應(yīng)用參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　由于非線性效應(yīng)和熱效應(yīng)等的限制，單根光纖激光器的輸出功率畢竟有限，將多個(gè)高功率光纖激光器的輸出進(jìn)行組合并束，則可以獲得更高功率的激光輸出。從組合并束的原理上來看，組束可分為常規(guī)組束和相干組束兩種。光纖激光的常規(guī)組束就是將各個(gè)光纖激光的輸出通過一些光學(xué)元件組合為一束，由于各個(gè)光纖激光之間沒有相位上的關(guān)系，是非相干的，這種組束技術(shù)可以使總的激光功率提高，但光束質(zhì)量相對(duì)于單根光纖激光來說卻變差很多。通過將多臺(tái)百瓦級(jí)的光纖激光組合，已經(jīng)得到2kW，4kw，6kw以至10kw的光纖激光器。早期的工作表明對(duì)于1kW的光纖激光器，光束質(zhì)量因子M2

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