氣體激光動力學及器件優化設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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程成著 著

圖書標籤:

• 氣體激光
• 激光動力學
• 激光器件
• 優化設計
• 激光技術
• 光學工程
• 物理學
• 半導體激光
• 氣體放電
• 激光應用

店鋪： 北京愛讀者圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111238690

商品編碼：29500658331

包裝：平裝

齣版時間：2008-06-01

基本信息

書名：氣體激光動力學及器件優化設計

定價：39.00元

作者：程成著

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2008-06-01

ISBN：9787111238690

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.499kg

編輯推薦

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內容提要

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本書的前半部分介紹瞭氣體激光的相關基礎知識，包括氣體放電等離子體的基本性質，氣體放電等離子體中的基本過程，帶電粒子的運動及等離子體電阻率，氣體的粘度、導熱和擴散；本書的後半部分闡述瞭高斯光束的傳播、穩定球麵諧振腔、非穩定球麵諧振腔、激光的基本原理和特性，著重介紹瞭二氧化碳激光器和銅蒸氣激光器，討論瞭優化方法——遺傳算法的基本原理及其計算程序的實現，給齣瞭用遺傳算法優化設計二氧化碳激光器和銅蒸氣激光器的具體實例，後介紹瞭封離型和大功率橫流二氧化碳激光器的實驗及其結果。
　　本書可作為光學工程、激光技術、氣體放電、光電子技術以及相關專業的研究生教材及高年級本科生的教學參考書，也可作為相關工程技術人員的參考書。

目錄

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序
前言
章　氣體放電等離子體的基本性質
　1.1　氣體電離及等離子體的基本概念
1.2 德拜屏蔽
1.3 等離子體鞘層
1.4 等離子體振蕩
參考文獻
第2章 氣體放電等離子體中的基本過程
2.1 粒子及其相互之間的作用
2.2 帶電粒子與原子之間的彈性碰撞
2.3 氣體原子的激發和電離
2.4 氣體原子的去激發和去電離
2.5 氣體放電分類
參考文獻
第3章 帶電粒子的運動及等離子體電阻率
3.1 帶電粒子的熱運動
3.2 帶電粒子的漂移
3.3 帶電粒子的擴散
3.4 帶電粒子的雙極性擴散
3.5 穩恒態解
3.6 復閤
3.7 完全電離等離子體中的碰撞
參考文獻
第4章 氣體的粘度
4.1 粘度的定義和單位
4.2 氣體粘度理論及其傳遞性質
4.3 低壓氣體粘度的計算
4.4 低壓氣體混閤物粘度的計算方法
4.5 高壓對純氣體粘度影響的修正方法
4.6 高壓對氣體混閤物粘度影響的修正方法
參考文獻
第5章 氣體的導熱
5.1 定義和單位
5.2 單原子氣體熱導率的計算方法
5.3 多原子氣體熱導率的計算方法
5.4 溫度對低壓氣體熱導率的影響
5.5 高壓對氣體熱導率影響的估計方法
5.6 低壓氣體混閤物熱導率的計算方法
5.7 溫度和壓力對氣體混閤物熱導率的影響
參考文獻
第6章 氣體的擴散
6.1 基本概念和單位
6.2 低壓雙元氣體體係擴散係數的計算
6.3 低壓雙元氣體混閤物擴散係數的經驗公式
6.4 壓力對氣體擴散的影響
6.5 溫度對氣體擴散的影響
6.6 多組元氣體混閤物的擴散
參考文獻
第7章 高斯光束的傳播
　7.1 光波傳播的基本方程
7.2 衍射問題的處理
7.3 徑嚮有限製的光束傳輸
7.4 高斯光束的聚焦
參考文獻
第8章 穩定球麵諧振腔
8.1 無限大孔徑諧振腔
8.2 透鏡諧振腔和多模諧振腔的光束發散角
8.3 有限孔徑諧振腔
8.4 增益分布對模結構的影響
8.5 靈敏度調整
8.6 相位共軛諧振腔（PCM諧振腔）
參考文獻
第9章 非穩定球麵諧振腔
9.1 幾何光學近似分析
9.2 幾種典型的諧振腔及其耦閤輸齣
9.3 波動光學分析方法
9.4 非穩定諧振腔的發散角
參考文獻
0章 激光原理和特性
10.1 譜綫加寬
10.2 增益係數
10.3 激光速率方程
10.4 三能級係統
10.5 粒子數反轉分布條件
10.6 激光放大的閾值條件
10.7 均勻加寬的模式競爭和頻率牽引
10.8 激光器的輸齣特性
參考文獻
1章 二氧化碳激光器
11.1 概述
11.2 二氧化碳激光粒子數反轉機理
11.3 典型二氧化碳激光係統
11.4 二氧化碳激光動力學機理研究
參考文獻
2章 銅蒸氣激光器
12.1 概述
12.2 銅蒸氣激光輻射原子躍遷
12.3 銅蒸氣激光研究的發展與現狀
12.4 銅蒸氣激光動力學機理研究
12.5 銅蒸氣激光器應用與展望
參考文獻
3章 優化設計與實驗
13.1 遺傳算法概述
13.2 遺傳算法程序設計
13.3 二氧化碳激光器諧振腔的優化
13.4 二氧化碳激光器氣壓參量的優化
13.5 銅蒸氣激光器乙C放電電路的優化
13.6 大口徑銅蒸氣激光“黑心”的優化消除
13.7 大功率銅蒸氣激光器係統的優化
　13.8 優化銅蒸氣激光的動力學強化機理研究
13.9 大功率橫流二氧化碳激光器殘餘氣體成分的確定
13.10 大功率橫流二氧化碳激光橫模的測量
參考文獻
附錄
附錄A 本書各物理量符號對照錶
附錄B 常用物理常數
附錄C 常用等離子體參量和公式
附錄D Lennard-Jones勢的勢能參數
附錄E 常見氣體物性參數

作者介紹

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文摘

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序言

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《聲波激發與調製：物理基礎、實驗技術與前沿應用》 內容簡介： 本書係統深入地探討瞭聲波在激發、調製和操控各種物理過程中的核心作用，並由此衍生的廣泛應用。內容涵蓋瞭聲波的物理原理、産生與探測技術、在物質相互作用中的機製，以及在材料科學、生物醫學、通信技術等領域的尖端應用。本書力求從基礎理論到實踐操作，再到前沿探索，為讀者提供一個全麵而深刻的理解框架。 第一章：聲波的物理學基礎 本章將建立讀者對聲波本質的深刻認識。我們將從最基本的聲音傳播介質——彈性介質的性質入手，詳述聲波的産生機製。不同類型的聲波，如縱波和橫波，它們的振動方嚮與傳播方嚮的關係將被清晰闡釋。波的疊加原理，包括乾涉和衍射現象，將是理解復雜聲場分布的關鍵。我們將深入探討駐波的形成條件及其在聲學共振中的重要性。此外，多普勒效應在聲波中的體現，及其在測量相對運動方麵的應用也將得到講解。頻率、波長、振幅、聲強、聲壓等基本聲學參數的定義、測量方法及其物理意義將被詳細闡述，為後續章節的應用打下堅實基礎。 第二章：聲波的産生與探測技術 本章將聚焦於實現聲波的關鍵技術。我們將詳細介紹各種聲波的産生方法，從傳統的機械振動源（如揚聲器、超聲換能器）到現代的非接觸式聲波産生技術，例如激光誘導聲波（LIP）以及氣動聲源。對於壓電效應，我們將深入解析其在超聲波換能器中的應用，包括壓電材料的選擇、結構設計以及驅動電路。熱聲效應，即通過溫度梯度産生聲波的原理，以及其在製冷和發電方麵的潛力也將被探討。在探測方麵，我們將介紹多種聲波探測器，包括麥剋風、水聽器、激光多普勒測振儀等，並分析它們的工作原理、靈敏度、頻率響應等關鍵性能指標。先進的相控陣技術，如何通過精確控製多個換能器的相位來實現聲波的定嚮發射和聚焦，將是本章的重點之一。 第三章：聲波與物質的相互作用 本章將深入研究聲波如何與各種物質發生相互作用，以及由此産生的物理效應。我們將詳細闡述聲波能量在介質中的傳播、衰減和散射機製，包括粘滯損耗、熱傳導損耗以及非綫性聲學效應。聲空化現象，即在液體中聲波引起氣泡的産生、生長、振動和潰滅的過程，及其釋放的巨大能量，將是本章的核心內容。我們將探討聲化學效應，聲波如何催化化學反應，例如促進物質溶解、加速化學反應速率、甚至誘導閤成新的化閤物。聲光效應，聲波在透明介質中引起摺射率周期性變化，從而調製光波的強度、相位或頻率，及其在光調製器和聲光器件中的應用將得到詳述。聲熱效應，聲波能量轉化為熱能的現象，及其在加熱和溫度控製方麵的應用也將被介紹。 第四章：聲波在材料科學中的應用 本章將展示聲波在材料製備、改性和錶徵方麵的廣泛應用。我們將討論超聲波輔助材料閤成，如何利用超聲波提高納米材料的結晶度、減小顆粒尺寸，以及促進復閤材料的均勻分散。聲波在材料焊接和連接中的應用，例如超聲波焊接，如何利用高頻振動實現材料的牢固連接，而無需額外的粘閤劑或焊料。聲波在材料錶麵處理中的作用，如超聲波清洗，如何高效去除物體錶麵的汙染物。我們將重點介紹聲學顯微技術，利用聲波的衍射和散射特性來成像材料的內部結構、缺陷以及聲學特性，這對於材料的無損檢測至關重要。此外，聲波在材料聲學特性測量方麵的應用，例如通過測量聲波在材料中的傳播速度和衰減來錶徵材料的彈性模量、密度和內部阻尼等關鍵參數也將被詳細闡述。 第五章：聲波在生物醫學領域的應用 本章將聚焦於聲波在診斷、治療和手術中的革命性應用。我們將深入探討醫用超聲成像技術，包括其成像原理、不同成像模式（如B超、彩色多普勒）、以及在軟組織成像、胎兒監測、心髒診斷等領域的應用。聚焦超聲（HIFU）技術，如何利用高強度聚焦超聲波在體外精確加熱和破壞病竈組織，實現無創腫瘤治療，以及其在治療前列腺癌、子宮肌瘤等疾病中的前景。聲學造影劑，微泡的産生、特性及其在增強超聲成像對比度、促進藥物遞送等方麵的應用將是本章的重要組成部分。我們將討論聲動力學療法（PDT），即利用聲波激發光敏劑産生單綫態氧，從而殺滅癌細胞的協同治療模式。此外，超聲波在生物樣品處理、藥物輸送增強以及骨摺愈閤促進等方麵的研究進展也將被介紹。 第六章：聲波在通信與傳感技術中的應用 本章將探討聲波在信息傳輸和環境感知方麵的獨特優勢。我們將詳細介紹聲學通信，例如在水下環境中，由於電磁波傳播受限，聲波成為主要的通信媒介，我們將分析水下聲學通信的挑戰與技術。聲錶麵波（SAW）器件，如何利用在材料錶麵傳播的聲波來實現濾波、延遲綫、振蕩器等功能，及其在無綫通信、傳感器等領域的廣泛應用。聲學傳感器的設計與原理，利用聲波的傳播特性隨環境變化而改變的原理，實現對溫度、壓力、濕度、氣體成分等物理量的高精度測量。我們將討論壓電諧振器在頻率控製和傳感中的應用，以及MEMS聲學傳感器的發展趨勢。聲學微鏡和聲學透鏡，如何利用聲波的衍射和聚焦原理，實現聲波的定嚮傳輸和成像，其在聲呐係統和無損檢測中的潛力。 第七章：聲波的非綫性現象及其前沿應用 本章將深入探討聲波的非綫性行為，以及由此帶來的更加復雜和精密的控製能力。我們將講解聲波的幅度依賴性，當聲波強度達到一定程度時，介質的彈性特性會發生變化，導緻波形畸變，産生諧波和超諧波。非綫性聲學成像，利用聲波的非綫性效應來區分不同的組織，提高成像分辨率和對比度，例如諧波成像。聲學渦鏇，具有螺鏇相位特性的聲波，其攜帶的角動量以及在操控微粒、實現無接觸聲鑷等方麵的應用。聲波在誘導和增強材料相變方麵的研究，以及利用聲波精確控製材料微觀結構。聲學超材料，人工設計的具有特殊聲學性能的材料，例如負的摺射率、聲學隱身等，及其潛在的革命性應用。 第八章：聲波研究的實驗技術與數值模擬 本章將為讀者提供在實驗和理論層麵進行聲波研究的實踐指導。我們將詳細介紹各種聲波實驗裝置的搭建和操作，包括聲場測量技術、信號采集與處理係統。高精度聲學測量儀器的使用方法和注意事項，以及數據分析與解釋。數值模擬在聲波研究中的重要性，我們將介紹有限元方法（FEM）、邊界元方法（BEM）等數值計算技術在聲場仿真、器件設計和性能預測方麵的應用。常用的聲學模擬軟件及其使用技巧。本章還將討論聲波研究中的安全問題，包括高強度聲波的潛在危害以及防護措施。 第九章：聲波激發與調製的未來展望 本章將對聲波技術未來的發展方嚮進行展望，並探討其在更多領域的潛在應用。我們將討論智能化聲波控製技術，例如利用機器學習和人工智能優化聲波參數，以實現更高效的激發和更精確的調製。聲波在量子技術中的應用，例如利用聲波操控量子態，實現量子計算和量子通信。聲波在能源收集和轉化方麵的潛力，例如利用環境中的聲能進行能量收集。以及聲波在太空探測、深海探索等極端環境下的應用前景。作者將結閤最新的研究成果，提齣具有挑戰性和創新性的研究方嚮，鼓勵讀者投身於聲波科學的探索之中。 本書內容嚴謹、邏輯清晰，既有紮實的理論基礎，又不乏生動的實例和前沿的探討。旨在為從事聲學、材料學、生物醫學工程、通信工程、物理學等相關領域的科研人員、工程師、研究生以及對聲波科學感興趣的廣大讀者提供一本不可多得的參考書。

評分☆☆☆☆☆

這本《氣體激光動力學及器件優化設計》聽起來就是那種能讓人在專業領域裏摸爬滾打多年後，依然能從中咂摸齣新滋味的硬核著作。我最近在研究高功率CO2激光器的腔內熱效應與波前畸變控製，手頭上的資料大多是些零散的會議論文和早期的教材，缺乏一個係統性的、涵蓋理論到實踐的全麵視角。我特彆期待這本書能在“動力學”這部分深度挖掘，不僅僅是停留在建立方程，而是能展示齣不同工作模式下（如連續波、脈衝激發）的能量耦閤機製如何影響光束質量的動態演變。尤其是涉及到氣體介質的激發、碰撞弛豫、以及激光躍遷過程的詳細速率方程模型，如果能結閤最新的計算流體力學（CFD）模擬結果來剖析復雜氣流場對增益分布的非綫性影響，那纔算得上是真正的“深入骨髓”。這本書的價值，絕不僅僅是提供幾個公式，更在於構建一個能預測和指導實驗設計的高精度理論框架。我希望它能提供一些關於新型工作氣體混閤物或新型激勵方式（比如微波輔助激發）的動力學分析案例，為我們當前追求更高光束質量和更佳能量效率的瓶頸提供理論突破口。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的“設計”環節中對環境因素和壽命預測的考慮非常感興趣。在太空應用或遠程通訊領域，激光器的長期穩定運行是重中之重。這本書是否深入討論瞭氣體組分隨時間推移而發生的化學變化（如等離子體腐蝕、雜質積纍）對激光效率和壽命的衰減規律？通常，器件壽命的限製往往在於關鍵部件，比如陽極材料的選擇、電極間隙的維持，以及激光管內壁的鈍化處理。我期待書中能將這些材料科學的考量，整閤到整體的優化設計流程中。例如，如何根據預期的運行小時數，反嚮推導齣所需的散熱能力和氣體循環速率？如果這本書能夠提供一套基於故障模式與影響分析（FMEA）的激光器設計流程，將理論動力學模型與實際的可靠性工程緊密結閤起來，那麼它對工業界和前沿應用研究的價值將是不可估量的。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我更關注“器件優化設計”這塊，這部分內容往往決定瞭一颱激光器最終能不能從實驗室走嚮工業化應用。很多理論研究者對實際操作中的公差、裝配精度、以及材料選擇對最終性能的影響考慮不足。我對這本書中關於諧振腔的穩定性分析和容差設計部分抱有極高的期望。例如，在設計一個高速掃描的近場光學係統時，如何量化和補償由於溫度漂移導緻的腔長變化和模式結構失真？書裏是否會提供一套基於敏感性分析的優化算法，能夠幫助工程師在成本和性能之間找到最佳平衡點？如果能詳細闡述不同反射鏡塗層（如布拉格反射膜、介質膜）在寬帶工作範圍內的熱負載極限和損傷閾值評估方法，那對我們做高可靠性係統設計來說，簡直是金玉良言。我希望它不是那種隻談理想模型的書，而是能包含大量實際工程案例中的“陷阱”與“避坑指南”，讓讀者在設計下一代激光係統時，能少走幾年彎路。

評分☆☆☆☆☆

我是一名剛踏入激光技術領域的研究生，目前正在為我的開題報告搜集前沿信息。《氣體激光動力學及器件優化設計》這個標題聽起來就讓人覺得內容涵蓋麵很廣，但同時又非常聚焦。我擔心的是，對於我們這些需要快速掌握基礎理論並開始獨立研究的新手來說，這本書的起點會不會太高？我需要瞭解書中對氣體激光器，特彆是那些常用介質（如He-Ne, Ar+）的基本激發過程和光子産生機製的講解是否清晰易懂，有沒有足夠詳實的圖錶來輔助理解復雜的能量傳遞鏈條。理想情況下，我希望這本書能在每一章節的末尾，提供一些啓發性的開放性問題或者推薦的擴展閱讀材料，這樣就能引導我沿著正確的路徑進行深入探索。如果它能用一種循序漸進的方式，將理論分析（如玻爾茲曼方程的簡化）與工程實現（如激光管的幾何設計）巧妙地銜接起來，那它無疑會成為我未來幾年案頭的必備工具書。

評分☆☆☆☆☆

從一個側重於光學傳感和計量學的角度來看，我對激光器的輸齣光束質量（特彆是橫模結構和光束指嚮穩定性）的控製極其敏感。這本書如果真的專注於“優化設計”，那麼它一定不會放過對光束整形和空間模式選擇的探討。我特彆想知道書中如何處理高斯光束與非均勻增益介質相互作用的非綫性問題。例如，當激光器工作在多橫模狀態時，如何通過優化腔內孔欄（Aperture）的位置和尺寸來有效地“馴服”光束，使其盡可能接近理想的TEM00模？或者，書中是否引入瞭像自適應光學（AO）技術來實時補償氣體擾動帶來的波前惡化？如果能提供具體的數值模擬結果來對比不同優化策略對光束質量指數（M2）的影響，那就太棒瞭。這本書的深度，將決定它是一個泛泛而談的綜述，還是一個能切實指導高性能光束輸齣的“秘笈”。