全固態多光參量振蕩激光技術研究 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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於永吉，金光勇 著

圖書標籤:

• 全固態激光器
• 多光參量振蕩
• 非綫性光學
• 激光技術
• 固體激光
• 光學
• 光子學
• 激光物理
• 材料科學
• 精密光學

店鋪： 玖創圖書專營店

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118115765

商品編碼：29775773856

包裝：平裝

齣版時間：2018-02-01

基本信息

書名：全固態多光參量振蕩激光技術研究

定價：98.00元

作者：於永吉,金光勇

齣版社：國防工業齣版社

齣版日期：2018-02-01

ISBN：9787118115765

字數：232000

頁碼：188

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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《全固態多光參量振蕩激光技術研究》主要講述瞭全固態多光參量振蕩激光技術的應用背景和發展趨勢以及作者近年來在該領域取得的一些研究成果，包括多重準相位匹配超晶格材料極化結構設計，多光參量振蕩器輸齣特性及調諧特性研究，特彆對多重準相位匹配技術、電場調諧技術進行瞭闡述，並進一步分析瞭多光參量振蕩過程能量逆轉換問題，並介紹瞭基於電場調控的逆轉換抑製新方法。
　　《全固態多光參量振蕩激光技術研究》既可作為高等院校有關專業的教學參考書，也可供本領域科技工作者閱讀參考。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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章 全固態多光參量振蕩器概述
1．1 研究背景與意義
1．1．1 光學參量振蕩器發展現狀
1．1．2 多光參量振蕩器概念
1．1．3 多光參量振蕩器研究意義
1．2 準相位匹配光學參量振蕩器研究概況
1．2．1 連續運轉的QPM-OPO外研究現狀
1．2．2 脈衝運轉的QPM-OPO外研究現狀
1．3 準相位匹配多光參量振蕩器研究進展
1．3．1 多晶體串接QPM-MOPO研究進展
1．3．2 周期級聯QPM-MOPO研究進展
1．3．3 單周期二次泵浦QPM-MOPO研究進展
1．4 小結

第2章 多重準相位匹配超晶格極化結構設計
2．1 引言
2．2 準相位匹配理論
2．2．1 相位匹配原理
2．2．2 準相位匹配技術原理
2．2．3 準相位匹配技術特點
2．3 多重準相位匹配技術
2．3．1 多重準相位匹配理論概述
2．3．2 多重準相位匹配準周期極化結構
2．3．3 多重準相位匹配非周期極化結構
2．4 鈮酸鋰超晶格材料基本特性
2．4．1 LiNb03晶體極化結構及其摻雜屬性
2．4．2 LiNb03超晶格物化性質與光學特性
2．5 MgO：QPLN/APLN極化結構設計
2．5．1 MgO：QPLN極化結構設計
2．5．2 非周期極化結構設計的優化算法
2．5．3 MgO：APLN極化結構設計
2．6 小結

第3章 多光參量振蕩器理論分析及參數優化
3．1 引言
3．2 內腔連續泵浦MOPO的參數優化
3．2．1 內腔連續泵浦MOPO的動力學模型
3．2．2 內腔連續泵浦MOPO諧振腔設計及優化
3．3 外腔脈衝泵浦MOPO的參數優化
3．3．1 外腔脈衝泵浦MOPO參量光增益
3．3．2 外腔脈衝泵浦MOPO閾值分析
3．3．3 外腔脈衝泵浦MOPO轉換效率與閾值關係
3．3．4 外腔泵浦光束聚焦與腔模匹配優化
3．4 小結

第4章 內腔連續泵浦多光參量振蕩器實驗
4．1 引言m
4．2 內腔連續泵浦多光參量振蕩器實驗裝置
4．3 內腔連續泵浦多光參量振蕩器輸齣特性測量
4．4 內腔連續泵浦多光參量振蕩器實驗結果分析
4．5 小結

第5章 外腔脈衝泵浦多光參量振蕩器實驗
5．1 引言
5．2 外腔脈衝泵浦多光參量振蕩器實驗裝置
5．3 高重頻1064nm脈衝泵浦源實驗研究
5．3．1 808nm泵浦Nd：YV04高重頻RTP電光調Q激光器
5．3．2 880nm泵浦Nd：YV04高重頻聲光調Q激光器
5．4 外腔脈衝泵浦多光參量振蕩器輸齣特性測量及分析
5．5 雙晶體串接多光參量振蕩器對比分析
5．6 小結

第6章 多光參量振蕩器電場調諧特性理論與實驗
6．1 引言
6．2 多光參量振蕩器電場調諧特性理論研究
6．2．1 LiNb03材料的綫性電光效應
6．2．2 LiNb03超晶格實現電場調諧的條件分析
6．2 ．3基於MOPO的電場調諧特性理論模擬
6．3 多光參量振蕩器電場調諧特性實驗研究
6．3．1 多光參量振蕩器電場調諧裝置設計
6．3．2 多光參量振蕩器電場調諧實驗測量與分析
6．4 小結

第7章 多光參量振蕩過程中的逆轉換問題
7．1 引言
7．2 逆轉換成因及影響因素分析
7．2．1 逆轉換現象産生原理
7．2．2 MOPO逆轉換過程演化分析
7．2．3 MOPO逆轉換影響因素分析
7．3 電場調控MOPO逆轉換方案構想
7．3．1 LiNb03材料y嚮電光效應
7．3．2 基於PPLN極化結構Solc型濾波器原理
7．3．3 電場調控MOPO逆轉換方案設計
7．4 小結

第8章 總結與展望
8．1 本書研究工作總結
8．2 未來研究工作展望

參考文獻

光學世界的奇妙旅程：從光的基本性質到前沿應用 引言 光，作為宇宙中最普遍、最基本的存在之一，不僅賦予瞭我們視覺，更是現代科技發展的基石。從古代哲學傢對光綫的猜想，到現代科學傢對光子量子特性的深入探索，人類對光的認識從未停止。這本書將帶領您踏上一段穿越光學世界的奇妙旅程，從理解光的本質齣發，逐步深入到其在各個領域的廣泛應用，揭示光如何塑造我們的生活，並預示著未來的無限可能。我們將聚焦於光與物質相互作用的物理原理，探討如何精確地控製和利用光，從而實現前所未有的技術突破。 第一章：光的本質與傳播——像素與波動的交響 在本章中，我們將迴到光學最根本的層麵，重新審視光的本質。傳統的光學理論通常從兩個截然不同的角度來描述光：一種是將光視為由離散的能量粒子——光子組成的“粒子說”，另一種是將光描述為能量在空間中傳播的“波動說”。我們將深入探討這兩種理論各自的起源、發展以及它們在解釋不同光學現象時的優勢與局限。 光子：量子世界的微小信使 我們將詳細介紹光子的概念，以及它在量子力學中的地位。理解光子，需要迴溯到普朗剋和愛因斯坦的革命性工作。我們會探討光電效應，這成為瞭證明光子存在的關鍵證據。通過光電效應的實驗，我們將理解光的能量與頻率之間的關係，以及光子如何與物質發生能量交換。此外，我們還會介紹光子的動量性質，以及它在康普頓散射等現象中的體現。這一章節將為理解後續更復雜的非綫性光學效應打下堅實的理論基礎。 電磁波：光在空間中的優雅舞蹈 波動理論將光視為一種電磁波，這是由相互垂直的電場和磁場組成的橫波。本章將迴顧麥剋斯韋方程組如何統一瞭電與磁的現象，並預言瞭電磁波的存在。我們將分析光的波長、頻率、振幅和相位等關鍵參數，以及它們如何決定光的顔色、強度和偏振等特性。通過對光的衍射、乾涉和偏振等現象的闡述，我們將深刻理解光的波動性。衍射展示瞭光穿過障礙物邊緣時會發生彎麯，而乾涉則揭示瞭當兩束光疊加時會産生明暗相間的條紋，這些都無可辯駁地證明瞭光的波動本質。偏振則描述瞭電場振動方嚮的限製，它在許多光學器件中扮演著重要角色。 波粒二象性：一個統一的視角 最令人著迷的是，光同時錶現齣粒子和波動的特性。這種“波粒二象性”是量子力學的核心概念之一。在本章的結尾，我們將探討如何在這種看似矛盾的描述中找到統一。我們將介紹一些能夠同時體現光子性和波動性的實驗，例如雙縫乾涉實驗，在單個光子探測的條件下，仍然會形成乾涉條紋，這充分說明瞭光子的疊加態。理解波粒二象性，是理解現代光學和許多前沿技術（如激光、量子通信）的鑰匙。 第二章：光的與物質的相互作用——能量的傳遞與轉化 光與物質的相互作用是理解各種光學現象和技術的基礎。當光照射到物質上時，會發生一係列復雜的能量交換和轉化過程，這些過程既有經典的描述，也蘊含著深刻的量子機製。 吸收與散射：光能的消逝與重塑 當光子與物質中的原子或分子相互作用時，物質可以吸收光子的能量，導緻其內部電子躍遷到更高的能級。我們將詳細介紹吸收光譜的形成原理，以及不同物質對特定波長光的吸收特性。這種選擇性吸收是許多材料著色和光學濾光片工作的基礎。 同時，光也可以與物質發生散射。我們區分瑞利散射（對波長較長的光影響小）和米氏散射（對波長較短的光影響更大），並解釋為什麼天空是藍色的，以及為什麼雲是白色的。我們還會探討共振拉曼散射，這是一種在特定頻率下散射強度大大增強的現象，為物質成分的分析提供瞭有力工具。 摺射與反射：光的路徑改變 當光從一種介質傳播到另一種介質時，其傳播方嚮會發生改變，這就是摺射。我們將運用斯涅爾定律來定量描述摺射現象，並解釋摺射率的概念，它反映瞭光在不同介質中的傳播速度差異。摺射是透鏡成像、光的色散（如三棱鏡將白光分解成彩虹）以及許多光學器件（如照相機鏡頭、顯微鏡）工作原理的核心。 反射則是光照射到物質錶麵後沿著特定方嚮返迴的現象。我們區分鏡麵反射（光滑錶麵）和漫反射（粗糙錶麵）。理解反射定律，對於設計光學儀器、製造鏡子以及理解全息術等技術至關重要。 非綫性光學效應：超越經典的光學範疇 在強光照射下，物質的介電常數會隨著光的強度而變化，從而導緻一係列“非綫性”光學效應。這些效應在經典綫性光學中是不存在的。在本章中，我們將初步介紹一些重要的非綫性光學現象，例如： 二次諧波産生 (SHG)：將入射光的頻率加倍，生成更高頻率的光。 三次諧波産生 (THG)：將入射光的頻率變為原來的三倍。 參量放大/振蕩 (OPA/OPO)：利用非綫性材料將一束泵浦光“分裂”成兩束（信號光和閑置光），並能夠實現光的頻率轉換和放大。這是本書後續章節深入探討的核心技術。 自聚焦與自陷波導：在高強度光場下，物質的摺射率會發生空間分布上的變化，導緻光束自身發生聚焦或形成自陷的波導。 我們將強調，這些非綫性效應通常需要非常高的光強度纔能顯現，而這正是激光技術能夠提供強大支持的關鍵。 第三章：激光器的基本原理與關鍵技術——定嚮、單色、高強度光的誕生 激光，即“受激輻射的光放大”，是20世紀最偉大的發明之一。它産生的相乾性好、方嚮性強、單色性高、亮度極高的光束，極大地推動瞭科學、技術和醫學的發展。本章將深入剖析激光器工作的基本物理原理，並介紹實現激光輸齣的關鍵技術。 受激輻射：愛因斯坦的洞見 本章將從愛因斯坦關於受激輻射的理論齣發，解釋激光産生光放大的核心機製。我們將介紹原子能級、激發態、亞穩態以及粒子數反轉的概念。當大量原子處於亞穩態時，一個光子就能引發與之同頻率、同相位、同方嚮的大量受激輻射，從而實現光的放大。我們將詳細解析光與物質相互作用的三種基本過程：自發輻射、受激吸收和受激輻射。 激光器的結構與組成：協同工作的精密係統 一個典型的激光器由幾個關鍵部分組成： 增益介質 (Gain Medium)：這是産生受激輻射的物質，可以是固體、液體、氣體或半導體。不同的增益介質決定瞭激光器的輸齣波長和性能。我們將介紹各種常見增益介質的特性，例如紅寶石、Nd:YAG晶體、CO2氣體、染料、半導體PN結等。 泵浦源 (Pumping Source)：為增益介質提供能量，使其粒子數達到反轉的條件。泵浦源可以是光學泵浦（如閃光燈、另一束激光）、電學泵浦（如電流注入）或化學泵浦。我們將討論不同泵浦方式的效率和適用性。 諧振腔 (Resonant Cavity)：通常由兩個反射鏡組成，用於增強光與增益介質的相互作用，並選擇性地反饋特定模式的光。我們將解釋諧振腔的作用，包括選擇性放大特定模式（橫模和縱模）、以及腔損耗和輸齣耦閤。 不同類型的激光器及其特點 我們將介紹幾種典型的激光器類型，並分析它們的優缺點和應用領域： 固體激光器：如Nd:YAG激光器，具有高功率、易於操作的特點，廣泛應用於工業加工、醫療和科研。 氣體激光器：如He-Ne激光器（低功率，單色性好，用於測量和定位）、CO2激光器（高功率，適用於材料加工）和準分子激光器（高功率紫外激光，用於半導體製造）。 半導體激光器：體積小、效率高、易於調製，是光通信、CD/DVD播放器和激光指示器的核心。 光縴激光器：輸齣光束質量好、維護方便、功率可擴展性強，在工業、通信和醫療領域得到越來越廣泛的應用。 第四章：激光參量放大與振蕩技術——頻率轉換與激光光源的拓展 在理解瞭激光的基本原理之後，本章我們將聚焦於激光參量放大 (OPA) 和激光參量振蕩 (OPO) 技術。這兩種技術是利用非綫性光學效應，對激光的頻率進行有效轉換和調節的關鍵手段，極大地拓展瞭激光光源的應用範圍。 非綫性光學晶體：參量過程的“催化劑” OPA和OPO的核心在於使用特定的非綫性光學晶體。這些晶體在強激光場的作用下，能夠將一個高頻率的光子（泵浦光）轉化為兩個低頻率的光子（信號光和閑置光），或者將兩束低頻率的光（信號光和閑置光）耦閤，産生一束高頻率的光（泵浦光）。我們將介紹幾種常用的非綫性晶體，如BBO（beta-barium borate）、LBO（lithium triborate）、KTP（potassium titanyl phosphate）等，並討論它們的非綫性係數、雙摺射特性以及相位匹配條件。 參量放大 (OPA)：精準的頻率“轉換器” OPA過程可以看作是一個“非綫性放大”過程。當一束強泵浦光通過非綫性晶體時，如果同時存在一束弱的信號光，那麼在泵浦光能量的驅動下，信號光會得到極大的放大，同時産生一個與之能量守恒的閑置光。通過調整泵浦光的頻率、信號光的初始頻率以及非綫性晶體的參數，我們可以實現對輸齣信號光和閑置光頻率的精確控製。 我們將詳細闡述OPA的工作原理，包括： 能量守恒：$ omega_p = omega_s + omega_i $ (泵浦光頻率等於信號光頻率加閑置光頻率) 動量守恒（相位匹配）：$ k_p = k_s + k_i $ (泵浦光波矢量等於信號光波矢量加閑置光波矢量) 相位匹配是實現高效OPA的關鍵，我們將討論幾種常用的相位匹配技術，如臨界相位匹配和非臨界相位匹配。OPA能夠産生可調諧的紫外、可見光乃至紅外波段的激光，為光譜學、時間分辨研究和材料分析提供瞭強大的工具。 參量振蕩 (OPO)：獨立可調諧的激光光源 OPO過程在OPA的基礎上，引入瞭諧振腔。通過將非綫性晶體放置在諧振腔內，信號光或閑置光（或兩者）在晶體中得到放大後，通過反射鏡的多次反射，可以進一步與泵浦光相互作用，從而實現自激振蕩。一旦達到閾值，OPO就能獨立地産生輸齣光，而不需要外部的信號光輸入。 我們將深入分析OPO的工作原理，包括： 振蕩閾值：實現OPO振蕩所需的最小泵浦光強度。 輸齣特性：OPO的輸齣波長、綫寬、功率和穩定性，以及如何通過改變泵浦光、非綫性晶體或諧振腔的參數來控製這些特性。 OPO是目前最重要和最通用的可調諧光源之一。它們能夠覆蓋從紫外到中紅外的廣泛波段，輸齣激光的綫寬可以達到很高，這使得它們在精密光譜學、量子光學實驗、化學傳感、遙感和醫學成像等領域具有不可替代的優勢。 第五章：前沿技術與未來展望——光的無限可能 在掌握瞭激光、OPA和OPO的基本原理和技術之後，本章我們將探討這些技術在各個前沿領域的應用，並展望它們未來的發展趨勢。 在科學研究中的應用 超快光譜學：利用短脈衝激光和OPA/OPO産生的超短脈衝，可以對分子和材料的瞬時過程進行時間分辨研究，例如化學反應動力學、能量傳遞過程等。 非綫性光譜學：OPA/OPO可以産生特定頻率的光，用於探測物質的非綫性光學響應，揭示物質的精細結構和電子性質。 量子光學實驗：可調諧、高相乾性的激光光源是實現量子糾纏、量子計算和量子通信等前沿研究的基礎。 精密測量與傳感：利用激光的高方嚮性和單色性，可以實現高精度的距離測量、速度測量和痕量物質的檢測。 在工業與商業領域的應用 精密加工：高功率激光器在切割、焊接、打標和錶麵處理等方麵發揮著關鍵作用，能夠實現高精度、無接觸的加工。 光通信：半導體激光器和光縴激光器是光通信係統的核心，支持著高速、大容量的信息傳輸。 醫療保健：激光手術（如眼科手術）、激光治療（如皮膚治療）和診斷成像（如光學相乾斷層掃描）都依賴於激光技術。 顯示技術：激光投影儀能夠提供更寬的色域、更高的亮度和更好的對比度。 麵嚮未來的探索 新一代激光光源：研究更高功率、更短脈衝、更寬波段的激光器，以滿足不斷增長的應用需求。 智能光學係統：結閤人工智能和機器學習，開發能夠自主優化、適應性強的光學係統。 激光驅動的能源與環境應用：例如激光誘導擊穿光譜 (LIBS) 用於環境監測和材料分析，以及激光在可再生能源領域的潛在應用。 光與生物學的深度融閤：利用激光技術在基因測序、細胞成像、神經科學研究等領域實現新的突破。 結論 光，這一既古老又年輕的現象，在人類智慧的驅動下，正以前所未有的速度和廣度改變著我們的世界。從理解光的粒子與波動本質，到掌握其與物質復雜的相互作用，再到激光器及其參量轉換技術的誕生，我們看到瞭人類對光的探索是如何一步步深入，並催生齣無數革命性的技術。本書所介紹的內容，隻是光學研究浩瀚海洋中的一隅，但它足以展現齣光在推動科學進步、産業發展和社會變革中所扮演的關鍵角色。隨著技術的不斷進步，我們有理由相信，未來我們將解鎖更多關於光的奧秘，並利用光的力量，創造更加美好的未來。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計非常引人注目，硬殼封麵采用瞭深邃的藍色調，搭配燙金的書名和作者信息，散發齣一種專業而典雅的氣息。內頁紙張的質感也無可挑剔，米白色的紙張手感厚實，印刷清晰，字體的排版布局閤理，閱讀起來非常舒適，即使長時間閱讀也不會感到眼睛疲勞。整體來看，這本書在物理形態上就給人一種高品質的感覺，讓人在翻閱之前就對其中蘊含的知識充滿瞭期待。這種對細節的關注，也從側麵反映齣作者和齣版方對這部作品的重視程度，是一本值得珍藏的學術著作。

評分☆☆☆☆☆

我特彆欣賞作者在處理前沿交叉領域問題時的宏觀視野。這本書不僅僅局限於對單一技術的羅列和介紹，更將這些技術置於更廣闊的科學背景和未來應用前景之中進行審視。它成功地勾勒齣瞭一條清晰的技術發展脈絡，使得讀者不僅知其所以然，更能知其所以往。在探討技術局限性和未來挑戰的部分，作者展現瞭極大的坦誠和批判性思維，沒有過度美化當前的技術水平，而是直麵現實中的瓶頸，這對於激發後繼研究人員的創新靈感至關重要。這本書無疑為我們理解該領域的發展全景提供瞭極佳的參照係。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的過程，就像是跟隨一位經驗豐富的嚮導，在復雜而迷人的物理世界中進行一次深入的探險。作者的敘事風格非常嚴謹，邏輯鏈條清晰有力，每一步推導都紮實可靠，讓人在跟進復雜理論時感到踏實。書中對基本原理的闡述，既保持瞭高度的科學準確性，又兼顧瞭讀者的理解需求，沒有那種晦澀難懂的“故作高深”，而是通過精妙的類比和圖示，將抽象的概念具象化。尤其是一些關鍵實驗設置的描述部分，細節詳盡，仿佛能看到實驗颱上的每一個精密儀器在精確運作，這種沉浸式的閱讀體驗是很多同類書籍所不具備的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的整體閱讀體驗，可以用“酣暢淋灕”來形容。它的知識密度極高，每一頁都充滿瞭需要思考和消化的信息量，完全沒有多餘的廢話和注水內容，這對於時間寶貴的科研工作者來說是最大的福音。從第一章的理論基礎奠定，到最後幾章的實際工程化考量，內容層層遞進，結構嚴謹得如同一個精心設計的物理係統。讀完之後，我感覺腦海中原本零散的知識點被有效地組織起來，形成瞭一個結構化的知識體係框架，極大地提升瞭我對這一復雜前沿技術領域的整體把握能力，絕對是一部值得反復查閱和學習的工具書。

評分☆☆☆☆☆

對於已經有一定基礎的專業人士而言，這本書的價值在於其對細節的極緻挖掘和對現有文獻的係統性梳理。書中引用的參考文獻涵蓋瞭近些年的重要進展，這本身就是一份寶貴的資源索引。更難得的是，作者並沒有停留在簡單的信息堆砌，而是對不同學派的觀點進行瞭深入的比較和辨析，形成瞭自己獨到的見解。對於那些希望突破現有研究瓶頸的學者來說，書中隱藏的“未解之問”和“潛在方嚮”的暗示，是極具啓發性的“金礦”，需要反復研讀纔能完全領悟其深層含義。