超短激光脉冲产生与放大 [Generation and Amplification of Ultra-Short Laser Pulse] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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令维军 著

图书标签:

• 超短激光脉冲
• 飞秒激光
• 激光放大
• 非线性光学
• 激光物理
• 光学工程
• 超快光学
• 啁啾脉冲放大
• 飞秒激光器
• 激光技术

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118086812

版次：1

商品编码：11249704

包装：平装

外文名称：Generation and Amplification of Ultra-Short Laser Pulse

开本：16开

出版时间：2013-03-01

用纸：胶版纸

页数：104

字数：154000

正文

内容简介

　　《超短激光脉冲产生与放大》主要从实验和理论两个方面研究了超短脉冲的产生和放大。全书共分为6章，内容包括：超短脉冲产生和放大的发展历史及研究现状；超短飞秒脉冲的产生技术和理论；皮秒脉冲的产生和放大技术及理论；啁啾脉冲放大的理论和实验研究；宽带飞秒脉冲非线性频率变换技术及理论和台面掺钛蓝宝石激光放大系统的设计。全书总结了最近几年该领域最新的实验研究成果，提供了大量的资料、图表和数据。
　　《超短激光脉冲产生与放大》可供高等学校激光及相关专业的师生以及从事超快激光技术的科研人员和工程技术人员参考使用。

内页插图

目录

第1章 绪论
1.1 引言
1.2 超短脉冲激光研究的发展
1.3 太瓦级放大系统概述
1.4 台式啁啾脉冲放大系统的基本结构
1.5 百太瓦级脉冲放大过程中要考虑的问题
参考文献

第2章 飞秒激光脉冲产生的理论与实验
2.1 克尔效应及克尔透镜锁模机理
2.2 KLM掺钛蓝宝石激光器谐振腔设计
2.3 谐振腔色散优化及计算
2.4 低重复频率飞秒掺钛蓝宝石激光器
2.5 高重复率飞秒掺钛蓝宝石激光器
2.6 低阈值飞秒掺钛蓝宝石激光器
2.7 近红外超短脉冲激光器研究进展
参考文献

第3章 皮秒激光脉冲产生、放大及频率变换
3.1 被动锁模原理与技术
3.2 自启动皮秒掺钛蓝宝石激光实验研究
3.3 皮秒掺钛蓝宝石激光脉冲放大的实验研究
3.4 皮秒掺钛蓝宝石激光脉冲倍频及参量放大实验研究
3.5 高功率全固态Nd:YAC主动声光锁模激光器
3.6 全固态Nd:YAG皮秒激光脉冲的再生放大研究
参考文献

第4章 啁啾脉冲放大的理论和实验研究
4.1 啁啾脉冲放大的理论
4.2 多通脉冲预放大实验研究及ASE消除
4.3 双向泵浦的高效率多通主放大器
参考文献

第5章 宽带飞秒脉冲非线性频率变换
5.1 高功率飞秒脉冲激光倍频理论
5.2 高功率飞秒脉冲激光倍频实验研究
5.3 近红外波段载波包络相位稳定的飞秒激光脉冲产生和放大
5.4 基于OPA技术近红外波段飞秒激光脉冲放大
参考文献

第6章 20TW掺钛蓝宝石激光放大系统的设计研究
6.1 前言
6.2 整体放大系统光路介绍
6.3 单元系统概述
6.4 光束质量的控制
参考文献

前言/序言

　　1991年Sibbett等人发明了第一台自锁模飞秒掺钛蓝宝石激光器以及啁啾脉冲放大技术的问世，真是意义上开创了超短超强脉冲的新时代。借助锁模技术，特别是克尔透镜自锁模技术（Kerrlen-Mode-Locked，KLM）使激光的输出脉冲宽度接近了光学周期；借助超短啁啾脉冲放大技术（Chirped Pulse Amplification，CPA），使激光的峰值功率达到太瓦（1012W）甚至是拍瓦（1015W）量级，聚焦后的功率密度达到l022W/cm2，这种高强度的聚焦光场与物质相互作用后，可以产生高温、高压、高强场、高密度等极端物理条件，为研究光与物质作用提供有力的手段。目前已广泛应用于强场物理、激光通信、医学和军事等重要应用领域。超短脉冲的产生和放大技术及理论成了近几年全固态激光技术研究的热点内容之一。
　　本书总结了近几年超短脉冲产生和放大以及非线性频率变换技术的最新成就，提供了大量的资料、图表及数据；既有系统的理论分析、数据计算结果，又有具体激光器的设计参数及实验结果。全书分为6章，具体内容如下：
　　第1章主要从超短脉冲产生和超短脉冲啁啾放大两个方面概述了其发展历史及最新研究成果。介绍了啁啾脉冲放大的单元技术以及放大过程中考虑的问题。
　　第2章主要论述了超短脉冲产生的理论和相关技术。首先从理论上分析了克尔锁模的物理机理，分析掺钛蓝宝石激光器谐振腔的设计以及色散的优化。重点研究了几类典型的飞秒激光器的设计及实验。这些激光器包括：高重复频率飞秒激光器，低重复频率飞秒激光器，低阈值飞秒激光器以及近红外波段的飞秒激光器，基本涵盖了近几年飞秒激光器设计的最新研究成果。
　　第3章主要论述了皮秒激光脉冲的产生、放大及非线性频率变换。首先介绍了近几年被动锁模的原理及最新技术；接下来实验上系统研究了皮秒掺钛蓝宝石激光脉冲的产生放大以及非线性倍频和参量的过程；最后实验上研究了主动锁模Nd：YAG皮秒脉冲的产生以及皮秒Nd：YAG脉冲再生放大技术。
　　第4章概述了啁啾脉冲放大的理论和实验研究成果。首先理论上模拟了多通放大的过程和结果，设计了一个八通预放大器；根据ASE产生的特点，我们分别在空间上、时间上和光谱上对ASE的抑制进行了研究；最后按照理论模拟设计了一个五通主放大器，获得了38010最高转换效率。
　　第5章研究了宽带飞秒脉冲非线性频率变换。主要包括两部分：宽带飞秒脉冲倍频理论和实验，近红外宽带飞秒脉冲产生和参量放大。重点研究了基于参量放大和差频技术的载波包络相位稳定的近红外脉冲的产生，最后实验上研究了近红外脉冲的放大。

超短激光脉冲：从原理到前沿应用 导论 激光，这一“相干光”，自诞生以来便以其独特的单色性、方向性和高强度，深刻地改变了人类认识世界和改造世界的方式。而其中，超短激光脉冲，以其极短暂的时间尺度，为我们打开了通往微观量子世界和飞速物理过程的窗口，成为现代科学研究和高科技产业中不可或缺的关键技术。本书旨在深入探讨超短激光脉冲的产生与放大机制，梳理其背后的物理原理，介绍关键的技术手段，并展望其在各个前沿领域的广泛应用前景。 第一章：超短激光脉冲的诞生——量子谐振腔的奥秘 本章将从激光的基本原理出发，深入剖析超短激光脉冲产生的核心——增益介质与谐振腔的协同作用。我们将详细阐述不同类型的增益介质，如固体激光晶体（Nd:YAG, Ti:sapphire）、光纤激光器（掺镱、掺铒光纤）以及气体激光器（染料激光器），分析它们在产生超短脉冲时的优势与劣势。 重点将放在“锁模”这一关键技术上。锁模是一种使谐振腔内大量横纵模以固定相位差激射的现象，从而在高斯增益谱的背景下，合成出具有极窄脉冲宽度的超短光脉冲。我们将详细介绍实现锁模的几种主要机制： 主动锁模： 通过在谐振腔内引入一个调制器（如声光调制器、电光调制器），周期性地改变谐振腔的损耗或相位，迫使各个纵模同步激射。我们将深入分析调制器的工作原理、频率匹配以及对脉冲参数的影响。 被动锁模： 利用腔内非线性光学效应，如增益开关（Gires-Tournois interferometer, GTI）、饱和吸收体（如SESAM，碳纳米管，二维材料）来实现。饱和吸收体在光强较高时吸收较弱，在光强较低时吸收较强，从而在高光强脉冲通过时表现出“增益”效应，促使脉冲能量聚焦，形成更窄的脉冲。我们将深入解析这些非线性机制的物理本质，以及它们如何协同作用生成超短脉冲。 模式同步的稳定性与控制： 讨论锁模激光器的稳定性问题，如漂移、抖动等，以及如何通过反馈控制、优化腔体设计等方法来提高锁模的稳定性，获得高质量的超短脉冲。 第二章：力量的凝聚——超短激光脉冲的放大之路 单个超短激光脉冲的能量往往较低，无法满足许多高强度应用的需求。因此，将超短脉冲能量进行高效放大，是其获得广泛应用的关键。本章将聚焦于超短激光脉冲的放大技术，重点介绍“啁（cháo）聚”放大（Chirped Pulse Amplification, CPA）技术，这一革命性的技术使得产生拍瓦（Petawatt）甚至艾瓦（Exawatt）级别的超短激光脉冲成为可能。 我们将详细阐述CPA的工作原理： 脉冲展宽（Stretching）： 利用色散元件（如光栅对、棱镜对）将超短脉冲的时间展宽，使其脉冲宽度增加几个数量级。这一过程的目的是降低脉冲在放大器中承受的光强，避免对增益介质造成损伤。我们将分析不同展宽器的设计原理、色散补偿能力以及对脉冲形状的影响。 放大（Amplification）： 将展宽后的长脉冲通过一系列增益级联放大。我们将讨论不同放大器类型（如固体激光放大器、光纤放大器）的增益特性、饱和行为以及能量容量。同时，深入探讨在放大过程中可能出现的各种非线性效应，如自聚焦、自相位调制（SPM）等，以及如何通过优化光路设计和增益介质参数来抑制这些效应。 脉冲压缩（Compression）： 在放大完成后，利用另一组色散元件（通常与展宽器采用相同的色散配置）将脉冲时间压缩回其初始的超短宽度。这一过程对压缩器的效率、色散精确度要求极高，直接影响最终输出脉冲的能量和脉冲宽度。 此外，本章还将讨论其他放大技术，如多程放大、种子注入放大等，以及在放大过程中需要关注的关键问题，如增益均匀性、能量稳定性、输出光束质量等。 第三章：洞察微观——超短激光在基础物理研究中的应用 超短激光脉冲以其极高的峰值功率和极短的作用时间，为研究物质在强光场作用下的动力学过程提供了前所未有的机遇。本章将深入探讨超短激光脉冲在基础物理研究中的一系列重要应用。 阿秒物理： 超短激光脉冲可以与原子、分子相互作用，产生极紫外（XUV）和软X射线辐射，其持续时间可达阿秒（10^-18秒）。我们将讨论如何利用超短激光引发阿秒脉冲产生，以及这些阿秒脉冲在研究电子动力学、化学反应瞬时过程、材料内层电子行为等方面的应用。 强场物理： 在极高强度的超短激光场作用下，原子和分子的电子行为会发生显著改变，出现隧道电离、高次谐波产生（High Harmonic Generation, HHG）、非序贯电离等现象。我们将深入解析这些强场物理过程的理论模型，并介绍利用超短激光进行相关实验研究的范例。 等离子体物理： 超短激光与物质相互作用会产生高密度、高温的等离子体。我们将探讨超短激光驱动等离子体在惯性约束核聚变、高能粒子加速、X射线激光等领域的研究进展。 非线性光学现象的探索： 超短激光脉冲的高峰值功率能够激发出多种非线性光学现象，如自聚焦、自相位调制、四波混频、参量过程等。本章将介绍这些非线性现象的基本原理，以及它们在新型激光光源产生、光通信、光学成像等领域的潜在应用。 第四章：精密加工与前沿制造——超短激光的工业革命 超短激光脉冲的“冷加工”特性，即在材料中引入的热影响区极小，使其成为精密加工和先进制造领域的理想工具。本章将聚焦于超短激光脉冲在工业界的应用，展示其如何推动制造技术的革新。 微纳加工： 超短激光能够在各种材料（金属、陶瓷、高分子、玻璃等）上实现亚微米甚至纳米级别的精密切割、钻孔、抛光和表面改性。我们将讨论超短激光微纳加工的优势，如高精度、低热损伤、材料适应性广等，并介绍其在微电子、MEMS、医疗器械、显示器制造等行业的典型应用。 材料改性与表面处理： 利用超短激光可以对材料表面进行精确的纹理化、涂层沉积、合金化、改性等。例如，通过超短激光诱导的表面纳米结构，可以实现超疏水、抗菌、耐磨等功能。本章将详细介绍这些先进的表面工程技术。 医疗应用： 超短激光在眼科手术（如飞秒激光角膜瓣制作）、牙科治疗、肿瘤治疗等领域展现出巨大的潜力。其精准的切割能力和低损伤特性，为微创手术提供了新的可能。 3D打印与增材制造： 超短激光可以精确熔融和固化各种打印材料，实现高分辨率、复杂结构的3D打印。我们将探讨超短激光在光固化3D打印、金属3D打印等领域的应用，以及其带来的性能提升。 高精度测量与检测： 超短激光也可用于高精度测量，如干涉测量、时间分辨成像等，为质量控制和无损检测提供新的手段。 第五章：未来的展望——超短激光技术的发展趋势与前沿探索 本章将展望超短激光脉冲技术未来的发展方向，以及在更多新兴领域的探索。 更高能量、更高重复频率的超短激光： 随着应用需求的不断提升，开发更高能量、更高重复频率的超短激光器是重要的发展方向。我们将讨论单次放大（Single-Shot Amplification）和分时复用（Time-Division Multiplexing）等技术在这一方向的探索。 更短脉冲、更宽带宽的激光器： 探索产生更短脉冲（如几阿秒）以及覆盖更宽光谱范围（如从紫外到红外）的激光技术，将有助于深入研究更精细的物理过程。 新型增益介质与非线性器件： 引入新型的增益介质（如二维材料、超晶格材料）和更高效的非线性光学器件，将为超短激光器的性能提升提供新的可能。 机器学习与人工智能在超短激光系统中的应用： 利用人工智能技术优化激光器的设计、控制和性能，实现更智能化的超短激光系统。 与生物、化学、材料科学的交叉应用： 探索超短激光与生命科学（如单分子动力学研究、生物成像）、化学（如催化反应机制研究）、材料科学（如新型材料设计与制备）的深度融合，将催生更多突破性的科学发现和技术创新。 光子学与电子学的融合： 探索超短激光在集成光子器件、光计算等领域的应用，将推动信息技术的发展。 结论 超短激光脉冲技术，作为现代光学和物理学领域的一颗璀璨明珠，其发展历程充满了智慧与创新。从基础的量子力学原理，到精密的工程设计，再到广泛的应用领域，本书力求为读者呈现一个全面、深入的超短激光脉冲技术图景。我们相信，随着技术的不断进步和研究的深入，超短激光脉冲必将在科学探索和人类社会进步中扮演越来越重要的角色。

评分☆☆☆☆☆

关于《超短激光脉冲产生与放大》这本书，我印象最深刻的，莫过于它所承诺的“前沿性”和“颠覆性”。在我看来，能够精确控制如此短暂的光脉冲，就已经足够令人惊叹。而“放大”更是赋予了这种微小脉冲强大的能量，这意味着它能够被应用于各种对能量密度和时间精度有极高要求的领域。我脑海中立刻浮现出的是医学领域的精密手术，材料科学中的超快动力学研究，甚至是在基础物理学的尖端探索，比如非线性光学和量子信息科学。这本书会不会详细地剖析这些应用背后的科学原理？它是否会介绍那些划时代的实验，那些利用超短激光脉冲解决了长期难题的研究成果？我期待它不仅仅是理论的堆砌，更能通过生动的案例，让我体会到这项技术是如何一步步改变我们的世界，拓展我们认知的边界。它是否会描绘出未来超短激光脉冲技术的更多可能性？这让我充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名，《超短激光脉冲产生与放大》，总能让我想象到一种极速的、精密的、近乎科幻般的场景。它让我好奇，那些我们肉眼根本无法察觉的瞬间，在科学家们的手中，是如何被捕捉、被增强、被利用的。我希望这本书能带领我深入了解，到底是什么样的物理机制，能够实现如此短暂的光脉冲？是某种特殊的共振现象？还是对光场进行极度精密的调制？同时，“放大”这个词，也让我联想到，那些微弱的光信号是如何被“喂饱”，变得足够强大，能够穿透介质，引发化学反应，或者揭示物质的内在结构？我猜想，书中可能会介绍各种各样的激光器类型，比如染料激光器、半导体激光器，或是更复杂的自由电子激光器，以及它们在产生和放大超短脉冲方面的不同特点和优势。此外，我更加期待的是，这本书是否会穿插一些真实的实验案例，让我们看到这些理论是如何在实践中得到验证和应用的，比如在材料加工、生物成像，或者基础科学研究中，超短激光脉冲究竟扮演了怎样的角色，带来了怎样的突破。

评分☆☆☆☆☆

一本封面沉静，书名却带着一种近乎奇幻色彩的书，《超短激光脉冲产生与放大》。我拿到它的时候，脑海中立刻浮现出无数科幻电影里的场景：光剑的诞生，瞬间传输的构想，甚至是时间旅行的可能性——当然，我知道这些都只是美好的想象，但“超短激光脉冲”这个词本身就蕴含着一种超越寻常的力量感和前沿科技的魅力。想象一下，以我们难以企及的微小时间尺度来操控光，这本身就是一项何等令人惊叹的成就！这本书，在我看来，就像是打开了一扇通往那个神秘领域的大门。它会不会详细介绍那些科学家们是如何驯服如此短暂而强大的光束？是否会揭示那些我们肉眼无法察觉的物理过程？我期待它能用一种既科学严谨又不失趣味性的方式，为我描绘出超短激光脉冲的世界。它会是一次纯粹的理论探索，还是一次深入实践的指引？我希望它能让我理解，那些看似虚无缥缈的光脉冲，究竟是如何被创造出来，又如何被赋予强大的能量，最终服务于人类的科技进步。

评分☆☆☆☆☆

我最近在图书馆里偶然翻到了一本关于《超短激光脉冲产生与放大》的书。坦白说，我并不是这个领域的专业人士，甚至连基础的激光原理都只是模模糊糊的了解。然而，书名中的“超短”二字，瞬间就激发了我极大的好奇心。在我的认知里，时间就是一连串连续不断的事件，而“超短”则暗示着一种对这种连续性的极致分割，一种近乎“瞬间”的概念。这种对时间的精细操控，是如何在物理上实现的？这本书会不会从最基本的物理原理讲起，比如光波的特性，能量的传递，以及在如此短暂的时间内，如何有效地“抓住”并“放大”光？我猜想，它可能会深入探讨产生超短脉冲的各种技术方法，例如锁模激光器，光纤激光器，或者更复杂的腔内倍频技术等等。同时，“放大”这个词也让我联想到，这些微小的光脉冲是如何被增强到足以进行各种科学实验甚至实际应用的程度的。我希望这本书能用一种相对易懂的方式，将这些复杂的概念呈现出来，让我这个门外汉也能感受到其中蕴含的科学智慧。

评分☆☆☆☆☆

对于《超短激光脉冲产生与放大》这本书，我最感兴趣的部分，在于它揭示的“控制”和“驾驭”的力量。光，本身就是一种神秘而强大的存在，而“超短脉冲”则赋予了它一种前所未有的精确度和爆发力。想象一下，能够以飞秒、甚至阿秒的尺度来“抓住”和“操纵”光，这不仅仅是技术上的突破，更是对自然规律的深刻理解和运用。这本书是否会深入讲解那些催生出这项技术的关键科学理论？会不会详细介绍各种产生超短脉冲的巧妙装置，比如不同类型的激光器，它们是如何通过特殊的腔体设计，谐振效应，或者非线性过程来“压缩”和“压缩”光脉冲的时域宽度？而“放大”的部分，我又在想，这是否涉及到能量的储存、耦合和高效传递？是否会涉及那些能够提升脉冲能量的精密光学元件和放大技术？我渴望了解，那些看似无形的物理原理，是如何被转化为看得见摸得着的，强大而精准的科学工具。

评分☆☆☆☆☆

好

评分☆☆☆☆☆

书很新，挺不错的，适合本领域人员深入研究！支持师兄出书！

评分☆☆☆☆☆

有点不太值得购买，感觉东拼西凑出来的

评分☆☆☆☆☆

主题相对窄一些，内容覆盖少。

评分☆☆☆☆☆

京东的送货速度就是快，书的印刷质量也好，不错！赞一个！

评分☆☆☆☆☆

有点不太值得购买，感觉东拼西凑出来的

评分☆☆☆☆☆

不错！就是到货时间太长了。

评分☆☆☆☆☆

书很新，挺不错的，适合本领域人员深入研究！支持师兄出书！

评分☆☆☆☆☆

好