电子束泵浦氩的光腔效应 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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高劭宏 著

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• 电子束泵浦
• 氩气
• 光腔
• 效应
• 激光物理
• 气体激光
• 光谱学
• 等离子体
• 光学
• 腔体光学

出版社： 黑龙江大学出版社

ISBN：9787811294538

版次：1

商品编码：11116441

包装：平装

开本：32开

出版时间：2012-06-01

用纸：胶版纸

页数：263

字数：180000

编辑推荐

《电子束泵浦氩的光腔效应》内容涵盖：强流相对论电子束装置的运行、胶片的相对标定及谐振腔片的镀制、Ar的260nm中心谱区光腔效应的观察、用量子化学从头算法探索Ar的260nm中心谱区的来源等内容。

内容简介

《电子束泵浦氩的光腔效应》采用强流相对论电子束作为横向泵浦手段，通过改变腔中Ar的气压的实验，初步判断了在200～300nm范围内的260nm附近，存在一个独立的谱区。通过选用合适的介质膜输出腔片，实现了在260nm处介质中的粒子数反转及放大的自发辐射，达到明显的光腔效应。《电子束泵浦氩的光腔效应》利用Gaussian98程序，采用MCSCF方法对Ar2+和Ar2+子离子体系的结构进行了abinitio计算。分析了实验上所观察到的260nm谱区的可能来源。

作者简介

高劭宏：男，2001年在哈尔滨工业大学物理电子学学科获得工学博士学位，2004年在华中科技大学完成博士后工作。现任黑龙江大学物理科学与技术学院副教授。在攻读博士学位期间，从事高功率电子束产生紫外激光的理论和试验研究。曾参与了有关这方面的国家自然科学基金和863项目的研究。目前，主要从事用光通信器件和半导体光电子技术方面的研究。

目录

1 绪论
1.1 研究背景及其理论与实际意义
1.2 国内外发展状况

2 强流相对论电子束装置的运行
2.1 强流相对论电子束装置
2.2 电子束稳定性运行的测量
本章小结

3 胶片的相对标定及谐振腔片的镀制
3.1 5FW感光胶片的相对标定
3.2 谐振腔片的镀制
本章小结

4 Ar的260 nm中心谱区光腔效应的观察
4.1 前言
4.2 实验装置
4.3 Ar的第三谱带200-300 nm谱区强度与气压关系的观察
4.4 小信号增益的测定
4.5 谐振腔的调节
4.6 Ar的第三谱带260nm中心谱区光腔效应的实验观察
本章小结

5 用量子化学从头算法探索Ar的260nm中心谱区的来源
5.1 量子化学从头算的基本原理
5.2 分子的电子组态与电子状态
5.3 双原子分子及其离子势能函数
5.4 用Gaussian98程序计算的结果
5.5 用HOND098程序对Ar2+系统的计算
本章小结
参考文献
附录
后记

《电子束泵浦氩的光腔效应》 一、 引言 在现代科学研究的广阔天地中，激光技术无疑占据着举足轻重的地位。从基础科学的探索到尖端工业的应用，激光以其高度的单色性、方向性和相干性，极大地拓展了人类认识世界和改造世界的能力。而激光的诞生与发展，离不开对各种激光增益介质及其工作原理的深入理解。氩，作为一种惰性气体，在特定的激发条件下，能够展现出 remarkable 的光学特性，使其成为一种重要的激光增益介质。本书《电子束泵浦氩的光腔效应》正是聚焦于电子束泵浦氩激光器这一特定体系，深入探讨其核心机制——光腔效应。 光腔，顾名思义，是指用于容纳和放大光波的特定光学结构。在一个完整的激光器中，光腔扮演着至关重要的角色。它不仅能够反馈和维持激光的产生，更关键的是，它通过对腔内光场的限制和调控，决定了激光的模式、光谱特性以及输出质量。当我们将目光投向电子束泵浦氩激光器时，其独特的工作机制——利用高能电子束轰击氩原子，激发其原子态并引发受激辐射——与光腔的协同作用，便构成了一个复杂而迷人的物理体系。 本书旨在系统性地梳理和剖析电子束泵浦氩激光器中，光腔效应所扮演的物理角色。我们将从基础的物理原理出发，逐步深入到复杂的动力学过程，力求为读者呈现一个清晰、详实、严谨的学术论述。本书的目标读者群体包括但不限于：激光物理、等离子体物理、光学工程、原子分子物理等相关领域的科研人员、研究生以及高年级本科生。我们希望通过本书的阐述，能够增进读者对电子束泵浦激光器这一重要技术体系的理解，激发更多对相关领域深入研究的兴趣。 二、 电子束泵浦氩激光器的基本原理 在深入探讨光腔效应之前，有必要对电子束泵浦氩激光器的基本工作原理进行简要回顾。 1. 电子束的产生与加速： 电子束泵浦激光器通常采用电子枪产生高能电子束。这些电子在强电场的作用下被加速到预设的能量，具备了足够的动能去激发靶材中的原子或分子。在本书所关注的体系中，靶材为氩气体。 2. 氩原子的激发与电离： 当高能电子束穿过氩气体时，会与氩原子发生碰撞。这些碰撞过程是多样的，包括弹性碰撞、非弹性碰撞以及电离。非弹性碰撞会将能量传递给氩原子，使其跃迁到高能的激发态。电离过程则会产生自由电子和氩离子，进一步增加了等离子体的密度和复杂性。 3. 受激辐射与激光增益： 处于高能激发态的氩原子，其寿命是有限的。它们会自发地辐射光子，跃迁回低能态。然而，当腔内存在与这些跃迁过程相对应的光子时，处于高能激发态的氩原子会被这些光子“激发”，以相干的方式辐射出与其频率、相位、方向和偏振都相同的光子。这个过程称为受激辐射。受激辐射是激光产生的核心机制，它使得光场在通过增益介质时得到放大，形成激光增益。 4. 等离子体特性： 电子束轰击产生的氩等离子体具有一系列复杂的物理特性，例如电子密度、离子密度、电子温度、粒子分布函数等。这些特性直接影响着激光增益的产生和维持。理解这些等离子体参数与激光增益之间的关系，是分析光腔效应的基础。 三、 光腔效应在电子束泵浦氩激光器中的作用 光腔，通常由两个或多个反射镜组成，放置在增益介质的两侧。在电子束泵浦氩激光器中，光腔的主要功能体现在以下几个方面： 1. 光场的反馈与再生： 光腔内的反射镜能够将增益介质中产生的自发辐射光子反射回增益介质中。这些光子会触发更多的受激辐射，形成一个正反馈循环。当腔内光强的增长率大于光场在腔内的损耗率（包括反射镜的吸收、散射，以及增益介质本身的吸收等），激光就会被产生并持续。 2. 模式的选择与限制： 光腔的几何形状和尺寸，以及反射镜的曲率和排列方式，共同决定了腔内能够稳定存在的电磁场模式。这些模式被称为腔模式。只有那些能够与增益介质中的粒子数反转分布相匹配的模式，才能获得显著的增益。因此，光腔有效地筛选和限制了激光输出的模式。对于电子束泵浦氩激光器，腔模式的特性直接影响着输出激光的横向模（如TEM00、TEM01等）和纵向模（即激光频率）。 3. 光强的聚焦与增强： 光腔将光场限制在一个相对小的区域内，并通过多次反射，使得光场在增益介质中反复通过。这导致腔内光强能够积累到非常高的水平，远高于单次通过增益介质所能达到的强度。高强度的腔内光场也反过来对增益介质的激发和粒子数分布产生影响，形成一种耦合效应。 4. 阈值行为的形成： 激光工作的产生需要克服阈值。当泵浦源（在此为电子束）的强度不足以补偿光腔内的总损耗时，腔内光强将趋于零。只有当泵浦强度达到一定阈值，使得光场在腔内获得的总增益大于总损耗时，激光才能稳定输出。光腔的损耗特性是决定激光阈值的重要因素。 5. 光谱特性的约束： 光腔的纵向模式会离散化激光的输出频率。只有那些满足特定相位条件的频率成分才能在腔内形成稳定的驻波，获得增益。因此，光腔对激光器的光谱宽度和频率稳定性起着关键作用。 四、 电子束泵浦氩激光器中光腔效应的特殊性 与传统的灯泵浦或气体放电泵浦激光器相比，电子束泵浦氩激光器在光腔效应的分析上，引入了新的复杂性和挑战。 1. 瞬时性和高功率密度： 电子束泵浦通常是脉冲式的，具有非常高的功率密度和极短的作用时间。这意味着增益介质中的粒子数反转和粒子分布是动态变化的，对光腔的响应也需要考虑这种瞬时性。光腔需要能够有效地捕获和反馈在短时间内产生的辐射。 2. 等离子体动力学与光腔的耦合： 电子束轰击产生的等离子体本身就处于不断演化的过程中。电子、离子的产生和复合，原子态的激发和退激发，都受到电子束参数和腔内光场的影响。反过来，等离子体的宏观特性（如折射率、吸收系数）也会随时间或空间变化，对光腔内的光传播和模式产生影响，形成复杂的反馈回路。 3. 高增益与大模式体积的权衡： 电子束泵浦通常能提供很高的激光增益，这可能使得激光器工作在非线性 regime。在这种情况下，输出的激光模式可能不再是简单的基模，而是会产生更复杂的模式结构。如何设计光腔以优化增益与模式体积之间的关系，以获得高效、高质量的激光输出，是一个重要的研究课题。 4. 光腔的稳定性与损耗： 电子束泵浦产生的等离子体可能具有不均匀性，或者在工作过程中产生其他光学活性介质，这些都可能导致光腔的损耗增加或稳定性下降。例如，等离子体可能产生散射中心，或者其折射率变化导致腔内光传播的扭曲。因此，对光腔的设计和调整需要充分考虑这些因素。 五、 研究内容与展望 本书将围绕上述基本原理和特殊性，展开以下方面的详细论述： 电子束泵浦氩激光器的模型建立： 建立描述电子束与氩相互作用、激发与电离过程、粒子数动力学以及受激辐射过程的理论模型。 光腔理论的分析： 详细介绍不同类型光腔（如稳定腔、共轭腔、非稳腔）的特性，以及它们在描述光场传播、模式选择和能量存储方面的数学工具。 电子束泵浦氩激光器中的增益谱与损耗谱： 分析电子束参数、氩气体参数以及等离子体特性如何影响增益介质的增益谱和光腔的损耗谱。 光腔与增益介质的耦合动力学： 深入研究光腔内的光场如何反作用于等离子体，以及等离子体的演化又如何影响光腔内的光场，探讨这种耦合对激光输出特性的影响。 模式稳定性与输出特性： 分析光腔设计如何影响输出激光的横向模式、纵向模式、功率稳定性以及光谱特性。 特殊光腔结构与泵浦方式的探索： 探讨采用特殊的光腔结构（如短腔、新型谐振腔设计）或结合其他泵浦方式（如混合泵浦）以优化电子束泵浦氩激光器的性能。 实验观测与理论验证： 结合相关的实验研究，对理论模型和分析结果进行验证，并讨论实验中可能遇到的实际问题和解决途径。 六、 结论 《电子束泵浦氩的光腔效应》一书，将致力于为读者构建一个关于电子束泵浦氩激光器光腔效应的完整知识体系。通过严谨的理论分析、深入的机制探讨以及对实际问题的关注，本书期望能为推动该领域的研究提供有益的参考，并为相关技术的进一步发展奠定坚实的基础。我们相信，对光腔效应的深刻理解，是实现电子束泵浦氩激光器高性能化、稳定化和多样化输出的关键所在。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字，《电子束泵浦氩的光腔效应》，一下子就勾起了我内心深处对物理世界奥秘的好奇。我并非专业的物理学家，但对于那些能够解释世界运作原理的科学概念总是充满敬畏。我脑海中浮现的是一束高能量的电子，如同看不见的利剑，穿梭于充满氩气（一种惰性气体）的空间。这束电子的撞击，我想必会激起氩原子内部沉睡的能量，让它们发出独特的光芒。而“光腔效应”这个词，则更像是在说，这些光芒并非杂乱无章，而是被一个精巧的“盒子”——光学谐振腔——所捕捉、聚焦、甚至放大。我猜测书中会细致地描绘电子束是如何被产生和控制的，它需要多大的能量才能有效地“唤醒”氩原子？而这些被唤醒的氩原子，它们发出的光又有什么样的特性？光学谐振腔又是如何工作的？它是不是像一面面精心打磨的镜子，将光线反复反射，最终凝聚成一股强大的、具有特定方向的光束？我很好奇，书里是否会用生动的比喻或者清晰的图解来解释这些复杂的物理过程，让像我这样的非专业读者也能领略到其中的美妙。这本书对我来说，就像是一扇窗，让我得以窥见一个由电子、原子和光线构成的奇妙世界，感受科学的魅力。

评分☆☆☆☆☆

拿到《电子束泵浦氩的光腔效应》这本书，我第一反应是它或许会打开一扇通往前沿物理研究的大门。作为一个对精密测量和量子光学领域有所涉猎的爱好者，我猜测这本书将深入探讨电子束与惰性气体（在此是氩）相互作用产生的独特物理现象，以及如何利用这些现象结合光学谐振腔来实现特定目的。我设想书中会详细介绍电子束的产生机制，例如热阴极发射、场致发射等，以及束流的质量、能量和密度对后续等离子体形成的影响。而氩作为一种常用的工作气体，其原子结构、电离势、以及激发态的能级分布，都将是书中不可或缺的基础知识。特别吸引我的是“光腔效应”这一部分，这意味着书中会详述如何通过巧妙的光学设计，例如高反射率的反射镜、精确的腔长控制，来构建一个能够支持特定光场模式的谐振腔。我推测书中会涉及腔模的产生、维持和损耗机制，以及如何通过腔体参数的调节来获得高增益、低阈值的光放大。我特别好奇书中是否会讨论电子束泵浦氩所产生的非线性光学效应，以及这些效应如何与光腔相互作用，从而实现更复杂的激光输出特性。这本书的书名本身就充满了科学的严谨感和探索的吸引力，让我期待从中学习到有关等离子体物理与光学工程相结合的深度知识。

评分☆☆☆☆☆

拿到《电子束泵浦氩的光腔效应》这个书名，我 immediately 联想到的是一系列复杂的物理过程。我本身在光学和材料科学领域有一些接触，所以这个书名让我好奇其背后所包含的深层机制。首先，电子束泵浦这个概念本身就指向了利用高能电子来激发物质。对于氩气体来说，电子束的能量传递会使其原子处于激发态，甚至被电离，形成等离子体。这其中必然涉及到了电子与氩原子的碰撞截谱、能量转移效率，以及等离子体的密度、温度和组分等关键参数的控制。而“光腔效应”则进一步暗示了这是一个关于光学谐振腔的讨论。我推测书中会详细介绍如何构建一个光学谐振腔，例如使用高反射率的镜子来形成一个封闭的光场空间。这个空间将对电子束泵浦氩所产生的受激辐射进行反馈和放大，从而实现激光的产生或者其他特殊的光学效应。我非常好奇书中是否会探讨不同类型的腔体设计，比如开放腔、封闭腔，以及它们对腔内光场的分布和损耗的影响。此外，我想知道书中是如何将电子束泵浦氩等离子体的特性与光学腔的参数联系起来，例如等离子体的增益谱、饱和强度如何影响腔体的阈值和输出功率。这本书的标题非常有技术性，让我感觉到它会是一本深入探讨物理机制的著作，对于理解等离子体光源和激光器的工作原理有很大的帮助。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名《电子束泵浦氩的光腔效应》让我立刻联想到了一系列令人着迷的物理现象。我本身对激光物理和等离子体物理有着浓厚的兴趣，所以这本书的标题立刻抓住了我的眼球。我脑海中浮现出的是高能电子束轰击氩原子，激发其内部能级，然后通过光学谐振腔进行放大和控制的复杂过程。我设想书中会详细阐述电子束的能量分布、穿透深度以及其与氩原子碰撞的截面等关键参数，这些参数直接影响到氩原子的激发效率和等离子体密度。同时，光学谐振腔的设计也至关重要，它需要精确的镜面反射率、腔长稳定性以及模式选择能力，以确保产生高质量的光输出。我好奇书中是否会涉及不同腔体结构（例如法布里-珀罗腔、激光器腔等）对光腔效应的影响，以及如何通过调整腔体参数来优化光束的相干性、单色性和方向性。此外，我也期待书中能够深入探讨电子束泵浦氩等离子体作为一种增益介质的特性，包括其能级跃迁、粒子布居、以及辐射过程等，这些都是理解光腔效应的基础。整本书应该会是一次在微观粒子相互作用和宏观光学腔调控之间进行的深刻探索，其潜在的应用前景也让我遐想联翩，比如在高功率激光器、先进成像技术，甚至在材料加工领域。

评分☆☆☆☆☆

《电子束泵浦氩的光腔效应》这个书名，在我脑海中勾勒出一幅高能物理与光学控制相结合的画面。我一直对基于等离子体产生的相干光源非常感兴趣，而电子束泵浦和光学谐振腔的组合，正是我认为实现这类光源的关键技术之一。我推测这本书会从基础的粒子物理出发，详细介绍电子束的产生、加速和聚焦技术，以及其与氩原子碰撞时发生的能量交换和激发过程。这其中必然会涉及到氩原子的能级结构、激发态的寿命，以及不同激发态产生的辐射光谱。更令我期待的是“光腔效应”部分，我设想书中会详细讲解如何设计和构建一个光学谐振腔，以有效地捕获和放大由电子束泵浦氩等离子体产生的特定波长的光。这可能包括对反射镜的材质、曲率、反射率的选择，以及腔体长度和稳定性的要求。我特别好奇书中是否会讨论腔模的类型，例如横模和纵模，以及它们如何影响最终的光束质量和应用。同时，我也期待书中能够深入探讨电子束参数、氩气压强以及腔体参数之间的相互作用，以及如何通过优化这些参数来获得高性能的光输出，比如高功率、高光束质量的激光。这本书的标题给我一种严谨、深入的感觉，让我认为它会是该领域的一本重要的参考书。