光泵浦外腔麵發射激光器——理論、實驗及應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張鵬 著

圖書標籤:

• 激光器
• 光泵浦
• 外腔
• 麵發射激光器
• 光學
• 激光物理
• 半導體激光器
• 非綫性光學
• 光譜學
• 應用光學

店鋪： 英典圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030442888

商品編碼：29239619208

包裝：平裝

齣版時間：2015-06-01

基本信息

書名：光泵浦外腔麵發射激光器——理論、實驗及應用

：79.00元

作者：張鵬

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2015-06-01

ISBN：9787030442888

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頁碼：

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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《光泵浦外腔麵發射激光器:理論、實驗及應用》可供從事激光器件研究和應用開發的科技人員，以及光學工程相關專業研究生參考。

內容提要

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光泵浦外腔麵發射激光器（VECSEL）是近年來興起的一種新型激光器件，它綜閤瞭邊發射型半導體激光器、垂直腔麵發射半導體激光器及光泵浦固體薄片激光器的優點，能同時獲得高輸齣功率、高光束質量以及從可見光到紅外波段可設計的波長。《光泵浦外腔麵發射激光器:理論、實驗及應用》主要介紹增益理論、量子設計、熱管理等與VECSEL相關的基本理論，高功率、倍頻、鎖模、可調諧等VECSEL實驗研究的研究方法、研究趨勢和研究前沿，以及VECSEL在激光顯示、激光光譜學、自由空間通信、軍事科學、生命科學等領域的主要應用。

目錄

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'目錄
第1章簡介
1.1半導體激光器
1.2麵發射激光器
1.3光泵浦外腔麵發射激光器
參考文獻
第2章增益理論
2.1能帶結構
2.2增益特性
參考文獻
第3章有源區的量子設計
3.1單量子阱
3.2雙量子阱
3.3三量子阱
參考文獻
第4章麵發射譜的模擬
4.1邊發射譜
4.2縱嚮限製因子Г
4.3麵發射譜及其模擬
參考文獻
第5章麵內放大自發輻射
5.1VECSEL中ASE的形成機製
5.2麵內ASE譜
5.3影響因素
參考文獻
第6章熱效應的數值分析
6.1穩態熱效應
6.2瞬態熱效應
參考文獻
第7章高功率VECSEL
7.1VECSEL的輸齣功率
7.2基質刻蝕型VECSEL
7.3使用散熱窗口片VECSEL
7.4采用多增益芯片結構的VECSEL
7.5大泵浦光斑VECSEL
7.6脈衝泵浦VECSEL
7.7量子阱阱內泵浦VECSEL
參考文獻
第8章倍頻VECSEL
8.1角度相位匹配
8.2倍頻晶體
8.3倍頻腔型
8.4倍頻實驗
8.5倍頻VECSEL研究概況
參考文獻
第9章鎖模VECSEL
9.1SESAM被動鎖模
9.2SESAM鎖模VECSEL實驗
9.3鎖模VECSEL研究綜述
參考文獻
第10章可調諧VECSEL
10.1調諧元件
10.2可調諧VECSEL實驗
10.3可調諧VECSEL研究一覽
參考文獻
第11章單頻VECSEL
11.1綫寬控製
11.2單頻VECSEL研究進展
參考文獻
第12章擴展波段VECSEL
12.1近紅外波段
12.2可見光波段
12.3紫外波段
12.4中紅外波段
參考文獻
第13章其他特殊VECSEL
13.1量子點VECSEL
13.2雙波長VECSEL
13.3和頻及差頻VECSEL
13.4腔內參量振蕩VECSEL
參考文獻
第14章VECSEL的應用
14.1激光顯示
14.2激光光譜學
14.3太赫茲波産生
14.4自由空間光通信
14.5科研領域的應用
14.6生命科學領域的應用
14.7其他應用
參考文獻373'

作者介紹

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文摘

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序言

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光泵浦外腔麵發射激光器——理論、實驗及應用 內容梗概： 本書係統性地闡述瞭光泵浦外腔麵發射激光器（Optically Pumped External Cavity Surface-Emitting Lasers, OP-ECSELs）的設計、製造、錶徵及應用。全書圍繞著這一先進激光器的核心原理，從理論建模到實驗驗證，再到實際應用場景的拓展，進行瞭深入淺齣的剖析。本書旨在為激光技術領域的科研人員、工程師、以及對高性能激光器感興趣的讀者提供一本全麵而權威的參考資料。 第一部分：基礎理論與設計原理 第一章：激光器基本原理迴顧 本章首先迴顧瞭激光器産生的基本物理原理，包括受激發射、粒子數反轉、諧振腔光學特性等。重點闡述瞭與麵發射激光器相關的能量傳遞、輻射過程以及光場與增益介質的相互作用。對於泵浦源的要求，尤其是光泵浦與電泵浦的對比，以及各自的優勢與局限性進行瞭詳細的討論，為後續引入光泵浦機製打下理論基礎。 第二章：麵發射激光器（SEL）的結構與工作機製 本章專注於麵發射激光器（Surface-Emitting Lasers, SELs）的結構特點和工作原理。詳細介紹瞭分布式布拉格反射鏡（DBR）的原理及其在構建諧振腔中的作用，解釋瞭其高反射率特性如何實現激光振蕩。討論瞭不同類型的SEL，如垂直腔麵發射激光器（VCSELs）和外腔麵發射激光器（ECSELs），並重點區分瞭它們的諧振腔設計差異。對於ECSELs，強調瞭其獨立於增益介質的外部諧振腔設計帶來的優勢，如更靈活的波長調諧和更小的模式間隔。 第三章：光泵浦機製的引入與優勢 本章深入探討瞭光泵浦（Optical Pumping）作為激勵SEL的一種有效手段。詳細解釋瞭光泵浦的工作原理，包括吸收泵浦光、激發電子躍遷、以及隨後通過受激發射産生激光的過程。對比瞭光泵浦與電泵浦在效率、噪聲、功率輸齣、以及對器件材料和結構的要求方麵的差異。特彆強調瞭光泵浦在實現高功率輸齣、低噪聲、寬光譜覆蓋以及適用於特殊材料（如量子點、量子阱、非綫性晶體等）方麵的潛力。 第四章：OP-ECSELs 的特殊設計考量 本章將光泵浦和外腔麵發射激光器的概念相結閤，深入探討瞭OP-ECSELs 的獨特設計要素。詳細分析瞭如何設計高效的光泵浦耦閤機製，包括泵浦光的波長選擇、泵浦光斑的匹配、以及泵浦光的聚焦與準直。討論瞭外腔的設計，如腔長、腔鏡的麯率、腔鏡的反射率等對激光性能的影響。重點闡述瞭增益介質的選擇與製備，包括半導體量子阱、量子點、稀土離子摻雜晶體等，以及它們與光泵浦相互作用的特性。此外，還探討瞭熱管理在OP-ECSELs 設計中的重要性，以及如何通過結構設計和散熱材料來優化器件性能。 第二部分：核心理論建模與仿真 第五章：OP-ECSELs 的增益模型 本章建立瞭OP-ECSELs 的增益模型。針對不同的增益介質，如半導體材料和固體激光材料，分彆建立瞭相應的速率方程和能量級模型。詳細分析瞭泵浦光強度、溫度、載流子密度（或離子濃度）等因素對增益係數的影響。討論瞭載流子擴散、復閤機製（輻射復閤、俄歇復閤、陷阱輔助復閤）等對增益飽和特性的影響。 第六章：諧振腔光學分析與損耗建模 本章對OP-ECSELs 的諧振腔光學特性進行瞭詳細分析。計算瞭腔鏡的反射率、透射率和吸收損耗，以及腔內衍射損耗、散射損耗等。通過計算模式間隔和縱模選擇特性，解釋瞭如何通過優化腔長來獲得單縱模輸齣。分析瞭腔鏡的麯率對腔模尺寸和腔內光強分布的影響。 第七章：OP-ECSELs 的閾值行為與輸齣特性仿真 本章將增益模型和損耗模型相結閤，建立瞭OP-ECSELs 的閾值行為和輸齣特性的理論模型。推導瞭激光閾值泵浦功率的錶達式，並分析瞭各種設計參數對閾值的影響。建立瞭輸齣功率與泵浦功率的關係模型，並分析瞭斜率效率。討論瞭激光綫寬、模式結構、光束質量等輸齣特性的理論預測方法。 第八章：非綫性效應與多波長/寬帶輸齣的理論預測 本章探討瞭OP-ECSELs 中可能齣現的非綫性效應，如增益飽和、模式競爭、以及二階或三階非綫性過程。分析瞭這些非綫性效應對激光輸齣特性的影響，以及如何通過設計來抑製或利用這些效應。此外，本章還初步探討瞭通過改變增益介質、諧振腔結構或泵浦機製來實現OP-ECSELs 的多波長輸齣或寬帶輸齣的可能性，並對相應的理論模型進行瞭介紹。 第三部分：實驗製備與錶徵技術 第九章：OP-ECSELs 的器件製備工藝 本章詳細介紹瞭OP-ECSELs 的實驗製備工藝。對於半導體OP-ECSELs，重點介紹瞭外延生長技術（如MOCVD, MBE）、光刻、刻蝕、金屬化等工藝流程。對於固體OP-ECSELs，介紹瞭晶體生長、晶片加工、腔麵鍍膜等工藝。重點強調瞭高反射率DBR的製備、增益區域的刻劃、以及光泵浦耦閤結構的集成。 第十章：光泵浦源的選擇與集成 本章詳細介紹瞭用於OP-ECSELs 的光泵浦源的選擇與集成。討論瞭不同類型泵浦源的特點，如半導體激光器、光縴激光器、固體激光器等，以及它們在波長、功率、光束質量、穩定性等方麵的要求。介紹瞭泵浦光耦閤器的設計與製造，如聚焦透鏡、棱鏡、光縴耦閤器等，以及如何實現高效、均勻的泵浦。 第十一章：OP-ECSELs 的實驗錶徵方法 本章詳細介紹瞭OP-ECSELs 的實驗錶徵方法。包括輸齣功率的測量、波長和光譜特性的錶徵（如光譜儀、法布裏-珀羅乾涉儀）、閾值功率和斜率效率的測定、光束質量的測量（如M2因子）、以及功率譜密度（PSD）的測量以評估噪聲性能。還介紹瞭溫度依賴性、角度依賴性等參數的錶徵。 第十二章：高功率與高亮度OP-ECSELs 的實現策略 本章聚焦於實現高功率和高亮度OP-ECSELs 的實驗策略。探討瞭如何通過增加泵浦功率、優化增益介質、改善熱管理、以及設計更高效的諧振腔來提高輸齣功率。對於高亮度，討論瞭如何獲得高質量的光束、減小模式間隔、以及實現單橫模或少模輸齣。介紹瞭采用陣列結構或特殊腔體設計來獲得更高總功率的思路。 第四部分：OP-ECSELs 的應用探索 第十三章：OP-ECSELs 在激光雷達（LiDAR）中的應用 本章探討瞭OP-ECSELs 在激光雷達（LiDAR）領域的應用。分析瞭OP-ECSELs 具有高功率、低噪聲、窄綫寬等特點，使其非常適閤用於遠程探測、高精度測距和三維成像。討論瞭不同波段（如近紅外、可見光）OP-ECSELs 在不同LiDAR應用場景（如自動駕駛、機器人導航、環境監測）中的優勢。 第十四章：OP-ECSELs 在光譜探測與傳感中的應用 本章深入研究瞭OP-ECSELs 在光譜探測與傳感領域的應用。闡述瞭如何利用OP-ECSELs 的可調諧性、窄綫寬和高功率特性，實現高靈敏度的吸收光譜測量、拉曼光譜分析、以及痕量氣體檢測。介紹瞭OP-ECSELs 在化學傳感、生物傳感、醫學診斷等領域的潛在應用。 第十五章：OP-ECSELs 在材料加工與微納製造中的應用 本章探討瞭OP-ECSELs 在材料加工與微納製造中的應用。分析瞭OP-ECSELs 能夠提供高能量密度的激光束，可用於精密焊接、切割、打標、錶麵改性等。討論瞭其在微納加工、3D打印、光刻等領域的應用潛力，特彆是對於難以用傳統激光器加工的材料。 第十六章：OP-ECSELs 的前沿研究與未來展望 本章對OP-ECSELs 的前沿研究方嚮進行瞭展望。包括新型增益介質（如二維材料、有機半導體）的應用、更高效的光泵浦機製（如錶麵等離激元輔助泵浦）、以及集成化和小型化OP-ECSELs 的發展。探討瞭OP-ECSELs 在量子信息、高性能計算、以及其他新興技術領域的潛在影響。 本書特點： 係統性強： 覆蓋瞭OP-ECSELs 的理論、實驗和應用全過程，形成一個完整的知識體係。 深度與廣度兼備： 理論部分深入剖析瞭關鍵物理機製，實驗部分介紹瞭主流的製備與錶徵技術，應用部分展示瞭廣泛的潛力。 前沿性： 緊跟激光技術發展前沿，探討瞭OP-ECSELs 的最新研究進展和未來發展趨勢。 實用性： 為相關領域的研究人員和工程師提供瞭寶貴的參考和指導，有助於解決實際工程問題。 邏輯清晰： 全書結構安排閤理，各章節之間銜接緊密，便於讀者循序漸進地學習。 圖文並茂： （假定，實際書籍應如此）書中包含豐富的示意圖、照片和實驗數據圖錶，有助於讀者更直觀地理解復雜概念。 目標讀者： 光學工程、物理學、電子工程等相關專業的本科生、研究生及博士生。 從事激光器研發、設計、製造和應用的相關科研人員、工程師。 對先進激光技術、特彆是麵發射激光器和光泵浦技術感興趣的專業人士。 激光雷達、光譜分析、精密加工等應用領域的從業者。

評分☆☆☆☆☆

“麵發射”這個詞，給我一種與傳統的“端麵發射”激光器截然不同的感覺。我印象中，很多激光器都是從一個小的激光晶體或半導體芯片的“端麵”發齣的，光束比較集中。而“麵發射”聽起來像是從一個較大的“麵”上同時發齣很多激光束，或者形成一個均勻的激光“麵”。這會帶來什麼樣的優勢呢？我猜想，這種結構可能在某些應用中非常有利，比如需要大麵積照明、均勻照射，或者需要同時發射大量光束的場景。書中會不會詳細介紹這種“麵發射”的獨特結構，它的工作原理和優勢所在？是否也需要討論如何控製“麵發射”的區域、發散度和光強分布？我非常想瞭解，這種新型激光器在成像、顯示、或者大功率照明等領域，是否已經或者有望發揮重要的作用。

評分☆☆☆☆☆

這本書的題目讓人聯想到實驗室裏那些閃爍著神秘光芒的設備，以及科學傢們孜孜不倦探索的身影。我一直對激光技術在現代科技中的應用感到驚嘆，從條形碼掃描到醫療手術，再到光通信，激光無處不在，而且還在不斷地拓展其應用邊界。我猜想，這本書的“實驗”部分，一定會描繪齣科學傢們在實驗室裏進行各種精密實驗的場景。或許會詳細介紹構建一個光泵浦外腔麵發射激光器的具體步驟，包括選擇閤適的泵浦源、設計腔體結構、優化輸齣參數等等。我非常期待看到實驗數據的分析，以及如何通過實驗來驗證理論模型。書中會不會有關於如何提高激光器效率、降低損耗、控製光束質量的實際操作建議？對於有誌於從事光電領域研究的同學們來說，這部分內容無疑是寶貴的經驗分享。我甚至希望能從中窺見一些最新研究的動態，瞭解當前技術發展的前沿在哪裏。

評分☆☆☆☆☆

哇，這本書的標題聽起來就很高深，我雖然不是這個領域的專傢，但光泵浦外腔麵發射激光器，這幾個詞匯組閤在一起，腦海裏立刻浮現齣各種精密的儀器和前沿的科學研究。我猜想這本書一定涵蓋瞭激光器的工作原理，比如光是如何被“泵浦”進去，然後通過一個“外腔”來控製和整形，最終形成“麵發射”的激光束。這肯定涉及到量子力學、光學、材料科學等多個學科的知識，光是從標題就能感受到其理論的深度。我甚至能想象到書裏會充斥著各種復雜的公式和圖錶，用來解釋光與物質的相互作用，以及如何設計一個高效、穩定的激光器。對於我這樣對激光技術充滿好奇但又缺乏專業背景的人來說，如果這本書能將如此深奧的理論用一種相對易懂的方式呈現齣來，那就太棒瞭。我希望能從中學到激光器是如何被製造齣來的，它們的關鍵組成部分有哪些，以及不同類型激光器的性能差異。

評分☆☆☆☆☆

從書名來看，“光泵浦”和“外腔”這兩個概念讓我聯想到瞭一種非常精巧的光學設計。我很好奇，究竟是怎麼樣的“泵浦”方式能夠有效地將光能注入到激光介質中，並且維持激光的持續産生？而且，“外腔”又起到瞭怎樣的關鍵作用？它是否就像一個精密調諧的共振器，能夠有效地篩選和增強特定模式的光，從而獲得高質量的激光輸齣？這背後一定涉及復雜的物理機製和光學原理。我猜想，書中可能需要講解不同類型的泵浦源（例如，二極管泵浦、光縴泵浦等）的特點和優劣，以及如何根據具體的應用需求來選擇閤適的泵浦方案。同時，“外腔”的設計也是一門學問，腔體的長度、反射鏡的麯率和反射率，都會直接影響激光器的性能。我非常期待能從這本書中深入理解這些關鍵的設計要素，以及它們是如何相互配閤，共同造就齣高性能的激光器。

評分☆☆☆☆☆

“應用”這個詞，對我來說實在是太吸引人瞭！畢竟，理論和實驗的最終目的，不就是為瞭更好地服務於人類社會嗎？我腦海中立刻會聯想到各種高科技産品和前沿技術，比如在高端製造領域，精密加工、3D打印；在通信領域，光縴通信的速度和容量；在醫療領域，激光手術的精確和微創；甚至在科學研究中，用於精密測量和粒子加速。這本書的“應用”部分，應該會詳細介紹光泵浦外腔麵發射激光器在不同領域的具體落地情況，以及它們如何解決現實中的技術難題，甚至催生新的技術革命。我特彆想知道，這種特定類型的激光器，在哪些應用場景中具有獨特的優勢，為什麼它能夠勝任某些其他激光器無法完成的任務。如果書中能包含一些實際案例分析，甚至能讓我看到未來這種激光器可能帶來的顛覆性變革，那就太有價值瞭。