掃一掃
關注中圖網
官方微博
本類五星書更多>
-
>
公路車寶典(ZINN的公路車維修與保養秘籍)
-
>
晶體管電路設計(下)
-
>
基于個性化設計策略的智能交通系統關鍵技術
-
>
花樣百出:貴州少數民族圖案填色
-
>
山東教育出版社有限公司技術轉移與技術創新歷史叢書中國高等技術教育的蘇化(1949—1961)以北京地區為中心
-
>
鐵路機車概要.交流傳動內燃.電力機車
-
>
利維坦的道德困境:早期現代政治哲學的問題與脈絡
激光器件與技術(上冊):激光器件 版權信息
- ISBN：9787030751782
- 條形碼：9787030751782 ; 978-7-03-075178-2
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
激光器件與技術(上冊):激光器件 內容簡介
《激光器件與技術》分上、下兩冊。上冊十章，包括激光器件概論、固體激光器、光纖激光器、氣體激光器、液體激光器、半導體激光器、化學激光器、自由電子激光器、X射線激光器和物質波激光器。下冊十二章，包括激光技術概論、激光調制技術、激光偏轉技術、激光調Q技術、激光鎖模技術、激光放大技術、激光橫模選取技術、激光縱模選取技術、激光振蕩頻率穩定技術、激光非線性光學技術、微束激光操控技術和激光應用技術，以及附錄。每章后附有學生作業訓練題。
激光器件與技術(上冊):激光器件 目錄
目錄
第1章 激光器件概論 1
1.1 激光器件的分類 1
1.2 典型激光器件簡介 2
1.3 激光器件運轉原理 6
1.3.1 光學諧振腔 6
1.3.2 工作物質的能級結構與輻射線型 8
1.3.3 粒子能級的有效壽命 10
1.3.4 三、四能級激光系統的閾值粒子反轉數 10
1.3.5 粒子、光子數變化的速率方程 12
1.3.6 激光振蕩的條件 14
1.4 激光器件的泵浦激勵 17
習題 18
第2章 固體激光器20
2.1 固體激光器的基本特性 21
2.1.1 固體激光器的基本結構 21
2.1.2 固體激光器的能量轉換 22
2.1.3 部分光學泵浦的固體激光系統的參數 23
2.2 固體激光工作物質 24
2.2.1 激活離子和基質 24
2.2.2 摻雜與敏化 28
2.3 藍寶石晶體基質的固體激光物質與器件 28
2.3.1 紅寶石固體激光物質與器件 28
2.3.2 摻鈦藍寶石固體激光物質與器件 30
2.4 金綠寶石基質的固體激光物質與器件 32
2.5 YAG 晶體基質激光物質與器件 33
2.5.1 Nd3+：YAG激光物質與器件 33
2.5.2 Er3+：YAG激光物質與器件 34
2.5.3 Yb3+：YAG激光物質與器件 35
2.5.4 Tm3+：YAG激光物質與器件 37
2.5.5 (Cr3++Tm3++Ho3+)：YAG物質與器件 37
2.6 Nd3+：YVO4晶體及器件 38
2.7 玻璃基質激光物質與器件 39
2.7.1 硅酸鹽基質激光物質與器件 39
2.7.2 磷酸鹽基質激光物質與器件 40
2.7.3 其他固體激光材料 41
2.8 全固態(LD泵浦)固體激光器 42
2.8.1 全固態激光器的類型 43
2.8.2 高功率LD泵浦固體圓盤激光器 48
2.8.3 高功率、高穩定性LD泵浦Nd3+：YAG激光器 49
2.8.4 LD泵浦固體高功率可見激光器 50
2.8.5 LD泵浦微片可見固體激光器 51
2.8.6 LD泵浦UV固體激光器 52
2.8.7 全固體藍光激光器 53
2.9 聚光與冷卻系統 57
2.9.1 聚光器 57
2.9.2 冷卻系統 65
習題 78
第3章 光纖激光器80
3.1 光纖放大器結構及工作原理 82
3.1.1 光纖放大器的基本結構 82
3.1.2 摻鉺光纖的放大原理 84
3.2 雙包層光纖激光器 88
3.2.1 脈沖光纖激光器 89
3.2.2 連續光纖激光器 90
3.2.3 多芯光纖耦合 91
3.3 單頻和可調諧光纖激光器 91
3.4 超快光纖激光器 91
3.5 光纖激光器的頻率轉換 92
3.6 Raman放大器 93
習題 93
第4章 氣體激光器94
4.1 微觀粒子的量子態表示法及光譜符號 94
4.1.1 電子組態 94
4.1.2 原子態的LS耦合表示與帕邢符號表示 95
4.1.3 粒子光譜 96
4.1.4 原子光譜躍遷選擇定則 97
4.2 氣體放電 97
4.2.1 直流連續放電 97
4.2.2 高頻放電 101
4.2.3 脈沖放電 101
4.2.4 氣體放電相似定律 101
4.2.5 氣體放電過程粒子的碰撞與激發 102
4.3 He-Ne氣體原子激光器 104
4.3.1 He-Ne激光器的結構及類型 105
4.3.2 He-Ne激光器的工作原理 106
4.3.3 He-Ne激光器的輸出特性 116
4.3.4 He-Ne激光器的設計 120
4.3.5 提高He-Ne激光器的632.8nm激光輸出功率的方法 124
4.3.6 He-Ne激光器的壽命 126
4.4 CO2激光器 127
4.4.1 CO2激光器的類型和結構 128
4.4.2 CO2激光器的工作機理 131
4.4.3 CO2激光器的壽命 140
4.4.4 高功率橫向電激勵CO2激光器 141
4.4.5 CO2波導激光器 147
4.5 自發輻射光放大器件—氮分子氣體激光器 149
4.5.1 氮分子激光器的工作原理 150
4.5.2 氮分子激光器的結構及激勵方法 152
4.5.3 氮分子激光器的工作特性 153
4.6 Ar+激光器 157
4.6.1 Ar+激光器的工作原理 158
4.6.2 Ar+激光器的結構 160
4.6.3 Ar+激光器的工作特性 163
4.6.4 Ar+激光器的輸出特性 165
4.6.5 Ar+激光器的設計 168
4.6.6 Ar+激光器的電源系統 170
4.7 金屬蒸氣激光器 171
4.7.1 金屬蒸氣激光器概述 171
4.7.2 自終止躍遷激光器 173
4.7.3 銅蒸氣激光器 175
4.8 He-Cd激光器 182
4.8.1 He-Cd激光器的結構 182
4.8.2 工作原理 184
4.8.3 輸出特性 186
4.9 準分子激光器 187
4.9.1 準分子激光器概述 187
4.9.2 準分子能級結構及其特性 188
4.9.3 稀有氣體準分子激光器 193
4.9.4 其他準分子激光器 198
習題 199
第5章 液體激光器 200
5.1 無機液體激光器 200
5.1.1 激光產生機理 200
5.1.2 無機液體激光器的結構 201
5.1.3 無機液體激光器的優缺點及典型參數 202
5.1.4 稀土螯合物 203
5.2 有機液體激光器—染料激光器 203
5.2.1 激光染料的結構及其能級圖 203
5.2.2 染料激光器的速率方程與泵浦方式 205
5.2.3 脈沖染料激光器 209
5.2.4 選頻、調諧與帶寬壓窄技術 214
5.2.5 連續波染料激光器 220
習題 226
第6章 半導體激光器 227
6.1 半導體激光器概述 227
6.2 半導體晶體的基本知識 229
6.2.1 半導體的能帶 229
6.2.2 直接帶隙與間接帶隙半導體 232
6.2.3 電子和空穴的統計分布 234
6.2.4 平衡狀態下pn結的能帶結構 236
6.2.5 加正向電壓時pn能帶結構 237
6.3 注入式同質結半導體GaAs激光器 239
6.4 半導體的粒子數反轉分布和閾值 240
6.4.1 半導體的粒子數反轉分布條件 240
6.4.2 半導體激光器的閾值條件 242
6.5 異質結半導體激光器 245
6.6 其他類型的半導體激光器 247
6.6.1 半導體藍、綠光激光器 247
6.6.2 半導體紅光激光器 248
6.6.3 量子阱激光器 249
6.6.4 垂直腔面發射激光器 251
6.6.5 分布布拉格反射式半導體激光器 256
6.6.6 分布反饋式半導體激光器 258
6.6.7 寬幅半導體激光器 260
6.6.8 量子級聯激光器 260
6.7 半導體激光器的輸出特性 261
6.7.1 半導體激光器的調制頻率響應特性 261
6.7.2 半導體激光器的輸出特性參數 263
6.7.3 激光模式 265
6.7.4 激光器發散角與光纖耦合效率 269
6.7.5 噪聲特性 272
6.7.6 器件的可靠性 274
6.8 半導體激光器的進展 275
6.8.1 混合硅倏逝波激光 275
6.8.2 納米激光器 276
習題 280
第7章 化學激光器281
7.1 化學激光器的特點與類型 281
7.2 化學激光的激發 282
7.3 激光振蕩的閾值條件 283
7.4 化學激光器的效率 286
7.5 典型化學激光器 287
7.5.1 氟化氫化學激光器 287
7.5.2 碘原子激光器 289
7.5.3 其他類型的鹵化氫化學激光器 291
7.5.4 一氧化碳化學激光器 291
7.5.5 能量轉移型化學激光器 292
7.6 化學激光器展望 293
習題 296
第8章 自由電子激光器297
8.1 自由電子激光器工作原理 298
8.1.1 自由電子激光器形成的結構原型 298
8.1.2 自由電子激光形成的動力學 299
8.2 自由電子激光器的組成及其類型 301
8.2.1 自由電子激光器的組成 301
8.2.2 自由電子激光器的類型 303
8.3 自由電子激光器的結構 308
習題 311
第9章 X射線激光器312
9.1 X射線激光器概述 312
9.2 X射線激光器的工作原理 312
9.2.1 X射線激光器的組成 312
9.2.2 激光產生的等離子體 313
9.2.3 等離子體X射線激光的傳播與產生 315
9.3 等離子體X射線激光的基本特性 316
9.3.1 自發輻射的光放大 317
9.3.2 高的泵浦功率密度 317
9.3.3 X射線激光器的輸出特點 318
9.3.4 核激勵X射線激光器 319
9.4 X射線激光應用 319
9.4.1 生物科學中的應用 319
9.4.2 基礎科學中的應用 320
9.4.3 軍事方面的應用 321
9.5 X射線激光器的研究進展 321
習題 323
第10章 物質波激光器 324
10.1 物質波激光器概述 324
10.2 物質波激光器的原理及其核心部分 325
10.2.1 物質波激光器的原理 325
10.2.2 物質波激光器的核心—BEC系統 325
10.3 物質波激光器的結構特點和工作過程 327
10.3.1 物質波激光器的結構特點 327
10.3.2 物質波激光器的工作過程 328
10.3.3 物質波激光器與光學激光器的對比 329
10.4 物質波激光器的應用前景與展望 330
習題 336
參考文獻 337
附錄 339
附錄1 常用的物理常數 339
附錄2 常用的物理單位 340
后記 343
第1章 激光器件概論 1
1.1 激光器件的分類 1
1.2 典型激光器件簡介 2
1.3 激光器件運轉原理 6
1.3.1 光學諧振腔 6
1.3.2 工作物質的能級結構與輻射線型 8
1.3.3 粒子能級的有效壽命 10
1.3.4 三、四能級激光系統的閾值粒子反轉數 10
1.3.5 粒子、光子數變化的速率方程 12
1.3.6 激光振蕩的條件 14
1.4 激光器件的泵浦激勵 17
習題 18
第2章 固體激光器20
2.1 固體激光器的基本特性 21
2.1.1 固體激光器的基本結構 21
2.1.2 固體激光器的能量轉換 22
2.1.3 部分光學泵浦的固體激光系統的參數 23
2.2 固體激光工作物質 24
2.2.1 激活離子和基質 24
2.2.2 摻雜與敏化 28
2.3 藍寶石晶體基質的固體激光物質與器件 28
2.3.1 紅寶石固體激光物質與器件 28
2.3.2 摻鈦藍寶石固體激光物質與器件 30
2.4 金綠寶石基質的固體激光物質與器件 32
2.5 YAG 晶體基質激光物質與器件 33
2.5.1 Nd3+：YAG激光物質與器件 33
2.5.2 Er3+：YAG激光物質與器件 34
2.5.3 Yb3+：YAG激光物質與器件 35
2.5.4 Tm3+：YAG激光物質與器件 37
2.5.5 (Cr3++Tm3++Ho3+)：YAG物質與器件 37
2.6 Nd3+：YVO4晶體及器件 38
2.7 玻璃基質激光物質與器件 39
2.7.1 硅酸鹽基質激光物質與器件 39
2.7.2 磷酸鹽基質激光物質與器件 40
2.7.3 其他固體激光材料 41
2.8 全固態(LD泵浦)固體激光器 42
2.8.1 全固態激光器的類型 43
2.8.2 高功率LD泵浦固體圓盤激光器 48
2.8.3 高功率、高穩定性LD泵浦Nd3+：YAG激光器 49
2.8.4 LD泵浦固體高功率可見激光器 50
2.8.5 LD泵浦微片可見固體激光器 51
2.8.6 LD泵浦UV固體激光器 52
2.8.7 全固體藍光激光器 53
2.9 聚光與冷卻系統 57
2.9.1 聚光器 57
2.9.2 冷卻系統 65
習題 78
第3章 光纖激光器80
3.1 光纖放大器結構及工作原理 82
3.1.1 光纖放大器的基本結構 82
3.1.2 摻鉺光纖的放大原理 84
3.2 雙包層光纖激光器 88
3.2.1 脈沖光纖激光器 89
3.2.2 連續光纖激光器 90
3.2.3 多芯光纖耦合 91
3.3 單頻和可調諧光纖激光器 91
3.4 超快光纖激光器 91
3.5 光纖激光器的頻率轉換 92
3.6 Raman放大器 93
習題 93
第4章 氣體激光器94
4.1 微觀粒子的量子態表示法及光譜符號 94
4.1.1 電子組態 94
4.1.2 原子態的LS耦合表示與帕邢符號表示 95
4.1.3 粒子光譜 96
4.1.4 原子光譜躍遷選擇定則 97
4.2 氣體放電 97
4.2.1 直流連續放電 97
4.2.2 高頻放電 101
4.2.3 脈沖放電 101
4.2.4 氣體放電相似定律 101
4.2.5 氣體放電過程粒子的碰撞與激發 102
4.3 He-Ne氣體原子激光器 104
4.3.1 He-Ne激光器的結構及類型 105
4.3.2 He-Ne激光器的工作原理 106
4.3.3 He-Ne激光器的輸出特性 116
4.3.4 He-Ne激光器的設計 120
4.3.5 提高He-Ne激光器的632.8nm激光輸出功率的方法 124
4.3.6 He-Ne激光器的壽命 126
4.4 CO2激光器 127
4.4.1 CO2激光器的類型和結構 128
4.4.2 CO2激光器的工作機理 131
4.4.3 CO2激光器的壽命 140
4.4.4 高功率橫向電激勵CO2激光器 141
4.4.5 CO2波導激光器 147
4.5 自發輻射光放大器件—氮分子氣體激光器 149
4.5.1 氮分子激光器的工作原理 150
4.5.2 氮分子激光器的結構及激勵方法 152
4.5.3 氮分子激光器的工作特性 153
4.6 Ar+激光器 157
4.6.1 Ar+激光器的工作原理 158
4.6.2 Ar+激光器的結構 160
4.6.3 Ar+激光器的工作特性 163
4.6.4 Ar+激光器的輸出特性 165
4.6.5 Ar+激光器的設計 168
4.6.6 Ar+激光器的電源系統 170
4.7 金屬蒸氣激光器 171
4.7.1 金屬蒸氣激光器概述 171
4.7.2 自終止躍遷激光器 173
4.7.3 銅蒸氣激光器 175
4.8 He-Cd激光器 182
4.8.1 He-Cd激光器的結構 182
4.8.2 工作原理 184
4.8.3 輸出特性 186
4.9 準分子激光器 187
4.9.1 準分子激光器概述 187
4.9.2 準分子能級結構及其特性 188
4.9.3 稀有氣體準分子激光器 193
4.9.4 其他準分子激光器 198
習題 199
第5章 液體激光器 200
5.1 無機液體激光器 200
5.1.1 激光產生機理 200
5.1.2 無機液體激光器的結構 201
5.1.3 無機液體激光器的優缺點及典型參數 202
5.1.4 稀土螯合物 203
5.2 有機液體激光器—染料激光器 203
5.2.1 激光染料的結構及其能級圖 203
5.2.2 染料激光器的速率方程與泵浦方式 205
5.2.3 脈沖染料激光器 209
5.2.4 選頻、調諧與帶寬壓窄技術 214
5.2.5 連續波染料激光器 220
習題 226
第6章 半導體激光器 227
6.1 半導體激光器概述 227
6.2 半導體晶體的基本知識 229
6.2.1 半導體的能帶 229
6.2.2 直接帶隙與間接帶隙半導體 232
6.2.3 電子和空穴的統計分布 234
6.2.4 平衡狀態下pn結的能帶結構 236
6.2.5 加正向電壓時pn能帶結構 237
6.3 注入式同質結半導體GaAs激光器 239
6.4 半導體的粒子數反轉分布和閾值 240
6.4.1 半導體的粒子數反轉分布條件 240
6.4.2 半導體激光器的閾值條件 242
6.5 異質結半導體激光器 245
6.6 其他類型的半導體激光器 247
6.6.1 半導體藍、綠光激光器 247
6.6.2 半導體紅光激光器 248
6.6.3 量子阱激光器 249
6.6.4 垂直腔面發射激光器 251
6.6.5 分布布拉格反射式半導體激光器 256
6.6.6 分布反饋式半導體激光器 258
6.6.7 寬幅半導體激光器 260
6.6.8 量子級聯激光器 260
6.7 半導體激光器的輸出特性 261
6.7.1 半導體激光器的調制頻率響應特性 261
6.7.2 半導體激光器的輸出特性參數 263
6.7.3 激光模式 265
6.7.4 激光器發散角與光纖耦合效率 269
6.7.5 噪聲特性 272
6.7.6 器件的可靠性 274
6.8 半導體激光器的進展 275
6.8.1 混合硅倏逝波激光 275
6.8.2 納米激光器 276
習題 280
第7章 化學激光器281
7.1 化學激光器的特點與類型 281
7.2 化學激光的激發 282
7.3 激光振蕩的閾值條件 283
7.4 化學激光器的效率 286
7.5 典型化學激光器 287
7.5.1 氟化氫化學激光器 287
7.5.2 碘原子激光器 289
7.5.3 其他類型的鹵化氫化學激光器 291
7.5.4 一氧化碳化學激光器 291
7.5.5 能量轉移型化學激光器 292
7.6 化學激光器展望 293
習題 296
第8章 自由電子激光器297
8.1 自由電子激光器工作原理 298
8.1.1 自由電子激光器形成的結構原型 298
8.1.2 自由電子激光形成的動力學 299
8.2 自由電子激光器的組成及其類型 301
8.2.1 自由電子激光器的組成 301
8.2.2 自由電子激光器的類型 303
8.3 自由電子激光器的結構 308
習題 311
第9章 X射線激光器312
9.1 X射線激光器概述 312
9.2 X射線激光器的工作原理 312
9.2.1 X射線激光器的組成 312
9.2.2 激光產生的等離子體 313
9.2.3 等離子體X射線激光的傳播與產生 315
9.3 等離子體X射線激光的基本特性 316
9.3.1 自發輻射的光放大 317
9.3.2 高的泵浦功率密度 317
9.3.3 X射線激光器的輸出特點 318
9.3.4 核激勵X射線激光器 319
9.4 X射線激光應用 319
9.4.1 生物科學中的應用 319
9.4.2 基礎科學中的應用 320
9.4.3 軍事方面的應用 321
9.5 X射線激光器的研究進展 321
習題 323
第10章 物質波激光器 324
10.1 物質波激光器概述 324
10.2 物質波激光器的原理及其核心部分 325
10.2.1 物質波激光器的原理 325
10.2.2 物質波激光器的核心—BEC系統 325
10.3 物質波激光器的結構特點和工作過程 327
10.3.1 物質波激光器的結構特點 327
10.3.2 物質波激光器的工作過程 328
10.3.3 物質波激光器與光學激光器的對比 329
10.4 物質波激光器的應用前景與展望 330
習題 336
參考文獻 337
附錄 339
附錄1 常用的物理常數 339
附錄2 常用的物理單位 340
后記 343
展開全部
激光器件與技術(上冊):激光器件 節選
第1章激光器件概論 本章簡述激光器件分類、結構組成、各部件的功能作用、典型器件舉例、器件的工作效率及其工作機理等。 1.1激光器件的分類 激光的發展已經歷了5個重要階段。①早期理論發展階段。以1917年A.Einstein（愛因斯坦）首先提出了原子也存在受激輻射過程為標志。②微波量子放大器階段。1954年，由美國的C.H.Townes、I.P.Gorden、H.J.Zeiger共同研制成功世界上**臺氮分子氣體微波量子放大器。③1960年5月Maiman（梅曼）制成世界上**臺紅寶石激光器，揭開激光發展劃時代的一幕，共振受激輻射光放大器件正式誕生。④1967年自發輻射的光放大器件－氮分子等一類器件誕生，使激光的產生機理和概念得到進一步拓展。⑤1997年物質波（原子）激光器的誕生，使激光從電磁波范疇跨越拓展到物質波領域，開始激光發展的新紀元，是激光發展過程中的里程碑。 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所（以下簡稱中科院長春光機所）王之江領導的小組于1961年制成了中國**臺紅寶石激光器，其結構與梅曼研制的略有不同。1964年12月，在全國第三屆光受激輻射學術會議上，根據錢學森教授的提議，將Laser正式意譯為“激光”光電子由信息光電子和能量光電子兩部分組成，而激光器及其激光設備既是能量光電子的核心產品，又是信息光電子的重要設備。自從1960年世界上**臺紅寶石激光器誕生至今，人們已在幾千種物質中獲得了激光發射。激光的單脈沖能量和功率分別達到幾十萬焦和1016W，連續輸出功率已達到幾萬瓦以上。超短脈沖的寬度已經壓縮至阿秒量級（1as=10_18s），而人們期望獲取更短光脈沖，向仄秒（lzs=10—21s）邁進，原子核內的質子和中子正是在這一時間尺度上運動。因此，仄秒脈沖將為人類打開實時探索核過程的大門。各種激光器雖然在結構和運轉方式上各不相同，但其基本結構都可歸結為以下三個部分，如圖1.1.1所示。 （1）工作物質。它是實現激光物質能態中粒子數反轉分布并產生激光的物質基礎和場所。 （2）激勵系統。激光系統能源的供應者，并以一定方式促成激光工作物質處于粒子數反轉狀態。 （3）光學諧振腔。它的作用包括：其一，提供光學反饋；其二，選擇和限制激光形成過程中的電磁場的時空分布形態——振蕩波型和光束輸出特性。 激光器的分類方式多種，按工作物質劃分，可分為固體、氣體、液體、半導體、光纖激光器、化學、自由電子、X射線、物質波（原子）和光子晶體激光器等。 按運轉方式劃分，可分為連續式運轉激光器、單脈沖式運轉激光器、重復頻率式運轉激光器、Q突變式運轉激光器、波型（模式）可控式運轉激光器等。波型（模式）可控式運轉激光器包括單波型（選縱模、選橫模）激光器、穩頻激光器、鎖模激光器、變頻激光器等。 按激勵方式劃分，可分為光泵式激光器（泵浦燈激勵和激光激勵，又分端面泵浦、側面泵浦）、電激勵式激光器、化學反應式激光器、熱激勵式激光器及核能激勵式激光器等。 按激光器輸出的中心波長所屬波段劃分，又可分為微波段激光器、太赫茲段激光器、遠紅外段激光器、中紅外段激光器、近紅外段激光器、可見光段激光器、紫外段激光器（近紫外、真空紫外，又可分為紫外和深紫外）及X射線段激光器等。 按諧振腔類型劃分，可分為穩定腔激光器、臨界腔激光器和非穩腔激光器等。 按諧振腔尺度劃分，可分為可視尺度的宏觀諧振腔激光器（激光器腔長在104～10μm量級）、顯微尺度的諧振腔激光器（激光器腔長在10～100μm量級）、介觀尺寸的微腔激光器（microcavity-laser，激光器腔長在1叫量級，激光器腔長與激光波長可比擬，遵從介觀物理學規律，屬于受限小量子系統）等。宏觀諧振腔激光器，如CO2激光器、He-Ne激光器、Ar+激光器、He-Cd激光器等；顯微尺度的諧振腔激光器，如半導體激光器，其操作必須借助顯微鏡進行。微光學腔的概念早期就有人提出，然而在半導體量子阱垂直腔面發射激光器（vertical-cavity surface-emittinglaser，VCSEL）得到重大突破后，微光學腔的研究才進入有實用前景的應用階段。微光學腔對自發輻射場的量子化調制，微光學腔中光子壽命的明顯縮短，微光學腔的單一模式運作使微光學腔激光器的閾值響應和噪聲特性大大優化，微光學腔激光器可使功耗大大降低，因而使高密度激光器面陣集成成為可能。同時微光學腔光子器件可能還蘊藏著許多有待研究開發的新功能，其貢獻不亞于場效應管（MOS）器件在微電子學中的地位，將成為發展光子集成的新起點。 1.2典型激光器件簡介 對于激光器*常用的劃分方式是按工作物質分類。按工作物質劃分，激光器可分為以下幾大類。 1.固體激光器 激光器件運轉時，工作物質以固體狀態呈現，固體激光工作物質是以高質量的光學晶體、透明陶瓷、光學玻璃等為基質，在其內摻入具有發射激光能力的金屬離子。目前已發現能用來產生激光的晶體有幾百種，玻璃材料幾十種，*常用的有紅寶石、釹玻璃、釔鋁石榴石、鋁酸釔、釩酸釔及有機物質固體激光器等。 固體激光器一般采用光泵激勵方式，固體激光器的特點是輸出的功率較大，結構牢固，體積較小，多用于機械加工、測距、通信及快速全息照相等領域。 2.氣體激光器 當激光器件運轉時，工作物質以氣體狀態呈現。氣體激光器運轉時，工作物質的狀態可分為原子氣體、分子氣體、離子氣體和準分子氣體，因此分別稱為原子氣體激光器（如He-Ne等）、分子氣體激光器（如CO2等）、離子氣體激光器（如Ar+等）和準分子氣體激光器（XeF、XeCl、KrF、ArF、KrCl等）。圖1.2.1為氣體激光器示意圖。 氣體激光器是目前應用*廣泛的激光器之一，它的單色性比其他類激光器優良，而且能長時間穩定地工作，常應用于精密計量、定位、準直、全息照相、近距離通信、水下探測、工業加工及醫用激光等。 3.半導體激光器 工作物質是半導體材料，如砷化鎵、碲錫鉛、硫化鎘、銻化銦等。半導體激光器的特點是器件體積小、質量小、效率高、結構緊湊、運行壽命長，理論上可用約100萬小時（即120年）。一般氣體，固體激光器長度可從幾厘米到幾米甚至上百米，而半導體激光器不足1mm，只有針孔那么大，質量不超過2g。 4.液體激光器 激光運轉時，工作物質呈現液體狀態，可分為有機液體激光器和無機液體激光器。無機液體激光器，其工作物質是由無機液體摻入稀土離子構成的。有機液體激光器工作物質，是由某些分子結構呈籠狀的有機化合物溶于有機液體溶劑中而形成的。目前*普遍使用的液體激光器是各種染料激光器。它的*大優點是輸出的激光波長可在較大范圍內連續調諧，所以常用作泵浦源，在各種光譜測量技術中有特殊重要的應用價值。 5.光纖激光器 以光學纖維作為激光工作物質的器件。光纖激光器（fiberlasers，FL）是一種有源光纖器件，其主要類型有三種：晶體光纖激光器、摻雜光纖激光器、利用光纖非線性光學效應制作的光纖激光器。 光纖激光器的主要特點是：①光纖的纖芯很小（單模光纖的芯徑只有1～10pm），芯內易形成高功率密度激光，激光與泵浦光可充分耦合，因此轉換效率高，激光閾值低；②輸出的激光譜線多，且熒光譜線的線寬很寬，易于調諧；③光纖的柔性極好，激光器可設計得小巧靈活。經過20多年的研究，現在光纖激光器已經成為材料加工（特別是微加工）、醫用激光的*佳選擇對象之一。在印刷工業中，光纖激光器可用于內鼓掃描系統，它不僅要求高功率，而且要求光束具有衍射極限的光束質量。在微加工領域，光纖激光器可用于磁存儲和光存儲、半導體、電子工業的切割、焊接彎曲、準直、應力釋放、熱處理等。在打標領域，也越來越多地釆用光纖激光器，特別是半導體工業，用光纖激光器在塑料和陶瓷包裝上打標。在通信領域，研究人員正在研究大于1W的高功率光纖激光器在密集波分復用（dense wavelength division multiplexing，DWDM）組件和系統中的應用，還研究如何將光纖激光器用于高速調制器的激光雷達等。 6.化學激光器 基于化學反應所產生的能量來建立粒子數反轉分布，從而產生受激輻射的器件。 7.自由電子激光器 它是利用相對論電子束與電磁場的相互作用產生相干電子束的激光輻射器。 8.X射線激光器 X射線波段激光的開拓研究，是激光科學發展中的重大前沿領域之一，中國以類鋰離子和具有類似電子結構的類鈉離子三體復合泵浦方案為主攻方向，多次在國際上獲得短波長的X射線激光躍遷。這不僅在激光與等離子體相互作用研究、X射線激光光譜研究方面積累了大量的經驗，而且在軟X射線激光增益實驗研究方面也取得了重要數據。 9.物質波（原子）激光器 物質波激光器是大量同態微觀粒子輻射物質波裝置。它是繼微波激射器（maser）、光激射器（laser）、自發輻射放大器之后的第四類激射器，是由激光脈沖轟擊原子而產生激光的器件。1995年，原子氣體玻色-愛因斯坦凝聚（Bose-Einstein condensate，BEC）實驗成功，促使了1997年原子激光器的誕生。BEC的實現和原子激光器的誕生，是20世紀末物理學的重大進展，有可能對今后科學技術的發展產生重大影響。這一成果，不僅是物理學的又一重大進步，也為物理學的基礎理論研究，如量子論、相對論等提供了實驗支撐；同時對相關領域，如精密測量、空間科學、地學、表面探測、微電子技術也有重大的推動作用。 10.光子晶體激光器 1999年，美國加州理工學院的A.Scherer領導的研究組首次報道了可工作在室溫下且運轉在1550nm的光子晶體激光器。目前，美國貝爾實驗室、英國斯溫頓的巴斯大學、丹麥CrystalFiberA/S公司等都在大力研究這種新型的激光器。A.J.Danner等提出的雙缺陷光子晶體垂直腔面發射激光器更是集以上兩種激光器的優勢于一體。在我國，深圳市激光工程重點實驗室于2006年開發出了功率達15W的光子晶體激光器。 下面介紹幾種常用的激光器。 1）摻釹釔鋁石榴石激光器（Nd3+:YAG） Nd+3:YAG是固體激光器的典型代表，它的工作物質機械強度高，導熱性能好，可以重復脈沖或連續工作。1999年，中國Nd3+:YAG單棒連續輸出已達700W，Nd3+:YAG板條激光器輸出達數百瓦。激光波長為1.06^m，可用光纖傳輸，被廣泛應用于熱加工、測距、制導和醫療等方面。 2）半導體激光器 半導體激光器具有超小型、效率高、壽命長、價格低、結構簡單以及便于調制等優點。目前，半導體激光器的種類較多，應用*多的是雙異質結半導體激光器、量子級聯激光器、量子阱激光器和垂直腔面發射半導體激光器。 （1）*成熟的雙異質結半導體激光器是GaAlAs/GaAs、InP/GaInAsP雙異質結器件，它們已在激光電視、唱片、光盤存儲、激光打印、激光通信、短程測距和光電自動監控等方面得到廣泛的應用。 （2）量子阱激光器。單量子阱激光器基本上是把普通的雙異質結激光器的有源層厚度做到數十納米以下的一種激光器。這種器件有源層太薄，對非平衡載流子的收集能力較弱，所以閾值電流密度大，為此，人們又采用多量子阱組成有源層。目前，量子阱激光器的激光閾值電流密度已從*初的103A/cm2降低到10—4A/cm2量級，已達到了實用的程度。1999年，中國研制成功低閾值和高超短光脈沖的量子阱激光器，采用脈沖碰撞鎖模技術和四棱鏡群速補償技術，直接獲得了21fs的超短激光脈沖，當時居國際領先水平。 （3）量子級聯（quantum cascade，QC）激光器誕生于1994年。量子級聯激光器摒棄了二極管激光器運行的關鍵原理。其裝置是單極，即
書友推薦
- >
唐代進士錄
- >
【精裝繪本】畫給孩子的中國神話
- >
苦雨齋序跋文-周作人自編集
- >
月亮虎
- >
推拿
- >
二體千字文
- >
自卑與超越
- >
李白與唐代文化
本類暢銷
