单频光纤激光器(精)/光学与光子学丛书 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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出版社： 科学

ISBN：9787030557629

商品编码：29605613622

开本：16

出版时间：2017-12-01

基本信息

• 商品名称：单频光纤激光器(精)/光学与光子学丛书
• 作者：杨中民//徐善辉|总主编:周炳琨
• 定价：99
• 出版社：科学
• ISBN号：9787030557629

其他参考信息（以实物为准）

• 出版时间：2017-12-01
• 印刷时间：2017-12-01
• 版次：1
• 印次：1
• 开本：16开
• 包装：精装
• 页数：188
• 字数：237千字

内容提要

单频光纤激光是近年来**外激光技术领域研究 的热点之一，得到了快速发展与广泛应用。杨中民、 徐善辉著的《单频光纤激光器(精)/光学与光子学丛 书》内容新颖、特色鲜明，从稀土离子发光机理、单 频激光器件到激光系统与应用等不同层次进行了介绍 与论述，可读性强。主要内容包括：发光离子能级与 光谱谱线对单频激光输出特性的影响；单频光纤激光 的基本特性与测量，及其产生、放大过程中的特性分 析；单频光纤激光噪声机理与抑制、线宽控制与稳频 及其典型应用等。
     本书可供从事光纤激光技术领域理论与应用研究 的工程技术人员、科研工作者参考，也可作为高等院 校相关专业的本科生和研究生教学用书。
    

作者简介

杨中民：教授，博士生导师，长江学者特聘教授，**杰出青年科学基金获得者，现任广东省光纤激光材料与应用技术重点实验室主任、华南理工大学物理与光电学院院长、科技部“863”计划主题专家、第七届***科技委学部委员、十三五重点专项“材料基因工程关键技术与支撑平台”专家委员会委员、全国科技创新领军人才联盟副理事长。 主要从事光纤与光纤器件研究工作，近年来主持**重点研发计划、863计划、**自然科学基金、军品配套以及省部级项目20余项。申请专利80余项，授权40余项。先后发表SCI收录论文170余篇。获**技术发明奖二等奖2项（排名**和3）、***技术发明一等奖1项（排名**）、广东省自然科学一等奖1项（排名第2）；获广东省特支计划杰出人才（南粤百杰）、南粤创新奖以及何梁何利科学与技术创新奖等。

目录

前言
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 发光离子的能级跃迁
1.2.1 发光离子的能级
1.2.2 发光离子的能级跃迁
1.3 谱线展宽
1.3.1 均匀展宽和非均匀展宽
1.3.2 介质中发光粒子的光谱
1.3.3 谱线展宽与激光
参考文献
第2章 单频光纤激光的基本特性及测量方法
2.1 单频光纤激光的基本参数
2.1.1 功率、波长以及光谱特性
2.1.2 单纵模特性
2.1.3 模式质量
2.1.4 偏振态
2.2 单频光纤激光线宽特性及测试方法
2.3 单频光纤激光噪声特性
2.3.1 强度噪声的定义及测试方法
2.3.2 频率噪声的定义及测试方法
参考文献
第3章 单频光纤激光的产生
3.1 单频光纤激光器的分类
3.1.1 分布布拉格反射（DBR）型单频光纤激光器
3.1.2 分布反馈（DFB）型单频光纤激光器
3.1.3 环形腔单频光纤激光器
3.2 短线型DBR腔单频光纤激光器
3.2.1 高增益光纤材料的制备
3.2.2 异质光纤熔接技术
3.2.3 连续单频光纤激光腔的设计与制作
3.2.4 脉冲单频光纤激光器
3.2.5 频率调制单频光纤激光器
参考文献
第4章 单频光纤激光噪声产生机理及其抑制技术
4.1 噪声产生机理分析
4.1.1 强度噪声机理
4.1.2 频率噪声机理
4.2 噪声抑制技术
4.2.1 强度噪声抑制
4.2.2 频率噪声抑制
参考文献
第5章 单频光纤激光线宽控制与稳频技术
5.1 单频光纤激光的线宽控制
5.1.1 线宽压窄技术
5.1.2 线宽展宽技术
5.2 单频光纤激光器的稳频技术
5.2.1 单频光纤激光器频率稳定方法
5.2.2 DBR短腔单频光纤激光器稳频实例
参考文献

光纤激光器：从基础原理到前沿应用 光纤激光器，作为现代激光技术中至关重要的一环，以其独特的优势和广泛的应用领域，在科研、工业、医疗、通信等多个行业扮演着越来越重要的角色。本书旨在系统性地阐述光纤激光器的基本原理、关键技术、设计制造以及其在各个领域的最新应用进展，为读者提供一个全面深入的了解。 第一部分：光纤激光器基础原理 本部分将从最基础的概念出发，逐步深入探讨光纤激光器的工作机制。 1. 激光器基本原理回顾： 简要回顾受激发射、粒子数反转、谐振腔等激光器产生的核心要素。我们将重点强调这些原理如何映射到光纤激光器的特殊结构中。 2. 光纤作为增益介质的优势： 深入分析掺杂光纤（如掺铒光纤、掺镱光纤、掺铥光纤等）在激光产生中的作用。阐述其高表面积体积比、优异的光束质量、易于泵浦耦合等特性如何使其成为理想的增益介质。我们将介绍不同掺杂离子的能级结构，以及它们如何产生特定波长的激光。 3. 光纤激光器的结构组成： 详细介绍光纤激光器的典型组成部分，包括： 泵浦源： 常见的半导体激光器（LD）作为泵浦源，讨论其波长、功率、稳定性等关键参数。 增益光纤： 介绍不同类型（单模、多模）和不同掺杂浓度、长度的光纤对激光性能的影响。 耦合器： 分析光纤耦合器的作用，包括如何将泵浦光耦合进增益光纤，以及如何将激光输出。 光纤光栅（Fiber Bragg Grating, FBG）： 深入讲解光栅在构建谐振腔中的作用，包括反射镜、滤波、隔离等功能。介绍光栅的制造方法（紫外光写入、电子束刻写等）及其关键参数（中心波长、反射率、带宽）。 其他腔体元件： 如隔离器、偏振控制器、合束器等，讨论它们在提升激光器性能和稳定性方面的作用。 4. 谐振腔的构建与模式： 详细探讨如何利用光纤光栅在光纤链中构建谐振腔，形成激光振荡。分析不同腔体结构（如线形腔、环形腔）对激光性能的影响。介绍纵模、横模的概念，以及如何实现单模输出。 5. 增益饱和与效率： 探讨增益饱和现象在光纤激光器中的表现，以及如何通过优化泵浦功率、光纤参数和腔体设计来提高激光器的光光转换效率。 第二部分：光纤激光器的关键技术 本部分将深入探讨提升光纤激光器性能的关键技术和创新方法。 1. 高功率光纤激光器技术： 合束技术： 介绍多种光纤合束技术（如多模合束、单模合束），分析其原理、效率和局限性。 热管理： 讨论高功率输出时增益光纤中的热效应，以及相应的冷却和热管理技术，如水冷、气冷等。 非线性效应抑制： 高功率下易出现受激拉曼散射（SRS）、受激布里渊散射（SBS）、自频移等非线性效应，详细介绍抑制这些效应的策略，如优化光纤芯径、掺杂浓度、采用特殊的腔体设计等。 2. 脉冲光纤激光器技术： 调Q技术： 介绍各种调Q方式，包括声光调Q、电光调Q、饱和吸收体调Q（如光栅、量子点、碳纳米管、黑磷等）。重点阐述饱和吸收体在被动调Q中的作用机理，以及不同饱和吸收体的优缺点。 锁模技术： 详细介绍主动锁模和被动锁模技术，特别是基于饱和吸收体的被动锁模。深入分析其工作原理，以及如何实现超短脉冲（飞秒、皮秒）的产生。 高峰值功率超短脉冲的产生： 结合调Q和锁模技术，介绍如何通过放大（如种子后放大）和优化设计来获得高峰值功率的超短脉冲。 3. 窄线宽与高稳定性光纤激光器： 光栅技术优化： 介绍高反射率、高消光比、窄带宽光栅的制备技术。 腔体设计： 分析如何设计低损耗、高稳定性谐振腔，减少环境因素对激光输出的影响。 反馈与补偿技术： 介绍温度补偿、振动隔离、主动反馈控制等技术，以提高激光器的频率和功率稳定性。 4. 多波长与可调谐光纤激光器： 多波长同时输出： 介绍通过级联腔、利用多条增益光纤或采用多路泵浦等方法实现多波长输出。 可调谐技术： 探讨利用可调谐滤光片、可调谐光栅、拉曼频移、非线性频率转换等技术实现激光输出波长的连续或离散调谐。 第三部分：光纤激光器的设计、制造与测试 本部分将聚焦于光纤激光器的实际工程实现。 1. 光纤激光器设计流程： 介绍从需求分析、参数设定到仿真设计、器件选型、系统集成和性能测试的完整设计流程。 2. 关键器件的制造与选择： 增益光纤的制造工艺： 简要介绍熔融拉丝、等离子体燃烧沉积（PCVD）等工艺。 光纤光栅的制备与表征： 详细介绍紫外光写入、电子束刻写等方法，以及光栅的反射率、带宽、中心波长等参数的测试。 其他光纤器件： 如耦合器、隔离器、合束器等的功能和选择要点。 3. 光纤激光器的性能测试与表征： 输出功率与效率测试： 介绍功率计的使用方法，以及光光转换效率的计算。 光谱特性分析： 包括中心波长、光谱宽度、边模抑制比（SMSR）等，介绍光谱仪的应用。 光束质量测试： M2因子等参数的测量方法。 脉冲参数测量： 脉冲宽度、脉冲能量、重复频率、峰值功率等，介绍示波器、自相关仪等测量设备。 稳定性测试： 功率稳定性、频率稳定性（长期和短期）的测量方法。 第四部分：光纤激光器的前沿应用 本部分将展示光纤激光器在各个领域的广泛应用，以及其如何推动技术革新。 1. 工业加工领域： 精密焊接与切割： 高功率光纤激光器在汽车、航空航天、电子制造等领域的应用，实现高效、高精度的材料加工。 表面处理与改性： 激光熔覆、激光刻蚀、激光淬火等技术在材料表面强化和功能化中的应用。 三维打印（增材制造）： 光纤激光器作为选择性激光烧结（SLS）和选择性激光熔化（SLM）的关键光源，实现复杂金属和陶瓷零件的制造。 2. 医疗美容领域： 皮肤治疗： 皮秒激光、毫秒激光在去除纹身、雀斑、嫩肤、疤痕修复等方面的应用。 眼科手术： 飞秒激光在角膜屈光手术（如LASIK）中的应用。 牙科治疗： 激光治疗龋齿、牙周病等。 3. 通信领域： 光通信系统： 光纤激光器作为光信号的产生源，是高速、大容量光通信网络的核心组成部分。 光纤传感： 利用光纤激光器的特定波长和高稳定性，实现温度、压力、应变、折射率等参数的精确测量。 4. 科学研究领域： 光谱学与原子物理： 窄线宽、可调谐光纤激光器在原子冷却、精密光谱测量、量子信息研究中的应用。 非线性光学： 利用高峰值功率超短脉冲光纤激光器，研究非线性光学现象，实现新型光源的产生。 生物成像： 在多光子显微镜等成像技术中，作为高亮度、长穿透深度的光源。 5. 其他新兴应用： 激光雷达（LiDAR）： 用于自动驾驶、地理测绘、环境监测等。 激光诱导击穿光谱（LIBS）： 用于材料成分分析。 激光诱导荧光（LIF）： 在生物、化学、环境监测等领域。 结论与展望 本书最后将对光纤激光器的发展现状进行总结，并对未来的发展趋势进行展望，包括更高功率、更短脉冲、更宽波段、更优稳定性以及与人工智能、物联网等技术的融合应用。我们将强调光纤激光器作为一种通用光源，其技术的不断突破将持续驱动各个领域的创新和发展，为人类社会带来更多可能性。

评分☆☆☆☆☆

作为一名光学器件制造商的研发工程师，我对《单频光纤激光器(精)/光学与光子学丛书》的实用性给予了高度评价。在实际产品开发过程中，我们经常会遇到关于如何设计更紧凑、更高效、更稳定的单频光纤激光器的问题。这本书恰恰提供了大量关于腔体设计、增益元件选择、耦合效率优化以及热稳定性控制的详细指导。书中对各种光学元件的参数选择、制造工艺以及集成方法进行了深入探讨，为我们优化产品性能提供了宝贵的参考。我特别关注了书中关于输出功率扩展和波长调谐技术的部分，这些内容直接关系到我们能否开发出满足不同市场需求的新型激光器。书中对噪声源的分析非常到位，并提出了多种切实可行的抑制策略，这对于提高激光器的信噪比至关重要。此外，书中还提及了一些最新的研究进展和技术趋势，这有助于我们保持在行业前沿，提前布局下一代产品。本书的语言严谨，图文并茂，能够帮助工程师快速找到解决问题的思路和方法。对于我们这样需要将理论知识转化为实际产品的团队来说，这本书无疑是一本不可或缺的参考书，它能够帮助我们提升研发效率，缩短产品上市周期，并最终为客户提供更优质的产品。

评分☆☆☆☆☆

作为一名光学工程的研究生，我最近有幸接触到了《单频光纤激光器(精)/光学与光子学丛书》这本书，它无疑为我深入理解和应用单频光纤激光器提供了极大的帮助。这本书的讲解逻辑非常清晰，从最基础的光纤激光器原理入手，逐步深入到单频工作的关键技术和实现方法。作者以一种非常直观的方式，将复杂的理论概念分解成易于理解的部分，这对于初学者来说是极其宝贵的。书中详细阐述了各种增益介质、泵浦源以及谐振腔的设计，并对不同类型的单频光纤激光器，如分布式布拉格反射（DBR）光纤激光器、光栅耦合（FBG）光纤激光器等，进行了深入的比较和分析，指出了各自的优缺点以及适用范围。我尤其欣赏书中对于实验设计和优化方法的介绍，这部分内容非常实用，能够直接指导我们在实际操作中遇到的问题，大大缩短了从理论到实践的距离。此外，作者还探讨了单频光纤激光器在高精度测量、光谱分析、量子通信等前沿领域的应用，这让我对这一技术的发展前景有了更宏观的认识，也激发了我进一步探索和创新的热情。书中丰富的图表和公式，配合生动形象的语言，使得学习过程更加轻松有趣，减少了枯燥感。总而言之，这本书是一本集理论深度、实践指导和前沿视野于一体的优秀教材，强烈推荐给所有对光纤激光器技术感兴趣的科研人员和工程师。

评分☆☆☆☆☆

我是一名业余的光学爱好者，一直对激光技术充满好奇。偶然间翻阅了《单频光纤激光器(精)/光学与光子学丛书》，没想到这本书的深度和广度远远超出了我的预期。虽然我不是专业人士，但书中对单频光纤激光器核心概念的解释，比如“单频”到底意味着什么，以及它为何比多频激光器更具优势，都描述得非常透彻。作者没有直接抛出大量的专业术语，而是循序渐进地引导读者理解光在光纤中传播的特性，以及如何通过特定的腔体设计和增益机制来实现单一、稳定的输出频率。我印象最深刻的是书中关于噪声抑制和频率稳定性的章节，它解释了导致频率漂移的各种因素，并提供了多种实用的解决方案，这对于任何需要稳定光源的应用场景都至关重要。虽然有些部分对于我而言略显专业，但我依然可以通过作者的细致讲解和大量的案例分析，大致把握住核心要点。书中列举了不同类型的单频光纤激光器，并对其结构特点进行了详细的剖析，这让我对这项技术的多样性有了更深的认识。这本书不仅是一本技术手册，更像是一位耐心细致的老师，它让我体会到了光学工程的魅力，也为我打开了通往更深层次科学探索的大门。

评分☆☆☆☆☆

我是一名从事激光光谱分析的博士后研究员，在我的工作中，稳定且窄带的激光光源是至关重要的。因此，我一直在寻找一本能够深入讲解单频光纤激光器的书籍。《单频光纤激光器(精)/光学与光子学丛书》这本书正是我的理想选择。它不仅详细阐述了单频光纤激光器的基本原理，更侧重于其在实际应用中的性能表现和优化方法。书中对各种谐振腔结构，如短腔、长腔、分布式反馈（DFB）以及利用外腔反馈等实现单频工作的机制进行了详尽的分析，这对于理解不同结构的激光器的光谱特性非常有帮助。我尤其关注了书中关于频率抖动和相位噪声的分析，以及如何通过主动和被动的反馈控制技术来进一步提高激光器的稳定性，这对于高精度光谱测量至关重要。书中还列举了许多实际的实验案例，展示了如何通过优化泵浦功率、温度控制、应力管理等参数来获得高性能的单频光纤激光器，这为我未来的实验设计提供了宝贵的指导。此外，书中对不同类型光纤增益介质的特性对比，以及它们对激光器性能的影响，也使我对如何选择合适的增益材料有了更深入的认识。这本书的内容详实，逻辑清晰，是任何需要利用高品质单频激光光源进行研究的学者都会受益匪浅的宝贵资源。

评分☆☆☆☆☆

我是一名光学工程专业的本科生，对于光纤激光器的学习还处于起步阶段。在老师的推荐下，我阅读了《单频光纤激光器(精)/光学与光子学丛书》，这本书为我打开了光纤激光器领域的新世界。书中从最基础的光学原理讲起，逐步引导我理解了激光器的基本构成和工作机制，然后深入到光纤激光器的独特优势。作者用通俗易懂的语言解释了“单频”这一概念，以及它为何在很多高精尖领域具有不可替代的地位。我特别喜欢书中对不同类型光纤激光器谐振腔的介绍，例如为什么有时候需要加入光栅，光栅又是如何工作的，以及不同光栅的特点。书中还通过大量的图示，生动地展示了光在光纤中传播的过程，以及如何通过调整参数来控制激光的输出特性。虽然有些关于增益饱和效应和激光器动力学的章节对我来说稍微有些挑战，但我能够通过作者的耐心讲解和课后复习，逐渐理解这些复杂的概念。这本书让我对光纤激光器产生了浓厚的兴趣，也激发了我深入学习光学知识的动力。它不仅仅是一本教材，更像是一扇窗户，让我窥见了光学工程的广阔前景和无穷魅力。