全固态多光参量振荡激光技术研究 9787118115765 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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于永吉，金光勇 著

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• 全固态激光器
• 多光参量振荡
• 非线性光学
• 激光技术
• 固体激光
• 光学
• 光子学
• 材料科学
• 激光物理
• 光学工程

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出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118115765

商品编码：29719748154

包装：平装

出版时间：2018-02-01

图书基本信息
图书名称	全固态多光参量振荡激光技术研究	作者	于永吉,金光勇
定价	98.00元	出版社	国防工业出版社
ISBN	9787118115765	出版日期	2018-02-01
字数		页码	188
版次	1	装帧	平装
开本	16开	商品重量	0.4Kg

内容简介

《全固态多光参量振荡激光技术研究》主要讲述了全固态多光参量振荡激光技术的应用背景和发展趋势以及作者近年来在该领域取得的一些研究成果，包括多重准相位匹配超晶格材料极化结构设计，多光参量振荡器输出特性及调谐特性研究，特别对多重准相位匹配技术、电场调谐技术进行了阐述，并进一步分析了多光参量振荡过程能量逆转换问题，并介绍了基于电场调控的逆转换抑制新方法。 　　《全固态多光参量振荡激光技术研究》既可作为高等院校有关专业的教学参考书，也可供本领域科技工作者阅读参考。

作者简介

目录

章 全固态多光参量振荡器概述 1．1 研究背景与意义 1．1．1 光学参量振荡器发展现状 1．1．2 多光参量振荡器概念 1．1．3 多光参量振荡器研究意义 1．2 准相位匹配光学参量振荡器研究概况 1．2．1 连续运转的QPM-OPO外研究现状 1．2．2 脉冲运转的QPM-OPO外研究现状 1．3 准相位匹配多光参量振荡器研究进展 1．3．1 多晶体串接QPM-MOPO研究进展 1．3．2 周期级联QPM-MOPO研究进展 1．3．3 单周期二次泵浦QPM-MOPO研究进展 1．4 小结 第2章 多重准相位匹配超晶格极化结构设计 2．1 引言 2．2 准相位匹配理论 2．2．1 相位匹配原理 2．2．2 准相位匹配技术原理 2．2．3 准相位匹配技术特点 2．3 多重准相位匹配技术 2．3．1 多重准相位匹配理论概述 2．3．2 多重准相位匹配准周期极化结构 2．3．3 多重准相位匹配非周期极化结构 2．4 铌酸锂超晶格材料基本特性 2．4．1 LiNb03晶体极化结构及其掺杂属性 2．4．2 LiNb03超晶格物化性质与光学特性 2．5 MgO：QPLN/APLN极化结构设计 2．5．1 MgO：QPLN极化结构设计 2．5．2 非周期极化结构设计的优化算法 2．5．3 MgO：APLN极化结构设计 2．6 小结 第3章 多光参量振荡器理论分析及参数优化 3．1 引言 3．2 内腔连续泵浦MOPO的参数优化 3．2．1 内腔连续泵浦MOPO的动力学模型 3．2．2 内腔连续泵浦MOPO谐振腔设计及优化 3．3 外腔脉冲泵浦MOPO的参数优化 3．3．1 外腔脉冲泵浦MOPO参量光增益 3．3．2 外腔脉冲泵浦MOPO阈值分析 3．3．3 外腔脉冲泵浦MOPO转换效率与阈值关系 3．3．4 外腔泵浦光束聚焦与腔模匹配优化 3．4 小结 第4章 内腔连续泵浦多光参量振荡器实验 4．1 引言m 4．2 内腔连续泵浦多光参量振荡器实验装置 4．3 内腔连续泵浦多光参量振荡器输出特性测量 4．4 内腔连续泵浦多光参量振荡器实验结果分析 4．5 小结 第5章 外腔脉冲泵浦多光参量振荡器实验 5．1 引言 5．2 外腔脉冲泵浦多光参量振荡器实验装置 5．3 高重频1064nm脉冲泵浦源实验研究 5．3．1 808nm泵浦Nd：YV04高重频RTP电光调Q激光器 5．3．2 880nm泵浦Nd：YV04高重频声光调Q激光器 5．4 外腔脉冲泵浦多光参量振荡器输出特性测量及分析 5．5 双晶体串接多光参量振荡器对比分析 5．6 小结 第6章 多光参量振荡器电场调谐特性理论与实验 6．1 引言 6．2 多光参量振荡器电场调谐特性理论研究 6．2．1 LiNb03材料的线性电光效应 6．2．2 LiNb03超晶格实现电场调谐的条件分析 6．2 ．3基于MOPO的电场调谐特性理论模拟 6．3 多光参量振荡器电场调谐特性实验研究 6．3．1 多光参量振荡器电场调谐装置设计 6．3．2 多光参量振荡器电场调谐实验测量与分析 6．4 小结 第7章 多光参量振荡过程中的逆转换问题 7．1 引言 7．2 逆转换成因及影响因素分析 7．2．1 逆转换现象产生原理 7．2．2 MOPO逆转换过程演化分析 7．2．3 MOPO逆转换影响因素分析 7．3 电场调控MOPO逆转换方案构想 7．3．1 LiNb03材料y向电光效应 7．3．2 基于PPLN极化结构Solc型滤波器原理 7．3．3 电场调控MOPO逆转换方案设计 7．4 小结 第8章 总结与展望 8．1 本书研究工作总结 8．2 未来研究工作展望 参考文献

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文摘

序言

章 全固态多光参量振荡器概述 1．1 研究背景与意义 1．1．1 光学参量振荡器发展现状 1．1．2 多光参量振荡器概念 1．1．3 多光参量振荡器研究意义 1．2 准相位匹配光学参量振荡器研究概况 1．2．1 连续运转的QPM-OPO外研究现状 1．2．2 脉冲运转的QPM-OPO外研究现状 1．3 准相位匹配多光参量振荡器研究进展 1．3．1 多晶体串接QPM-MOPO研究进展 1．3．2 周期级联QPM-MOPO研究进展 1．3．3 单周期二次泵浦QPM-MOPO研究进展 1．4 小结 第2章 多重准相位匹配超晶格极化结构设计 2．1 引言 2．2 准相位匹配理论 2．2．1 相位匹配原理 2．2．2 准相位匹配技术原理 2．2．3 准相位匹配技术特点 2．3 多重准相位匹配技术 2．3．1 多重准相位匹配理论概述 2．3．2 多重准相位匹配准周期极化结构 2．3．3 多重准相位匹配非周期极化结构 2．4 铌酸锂超晶格材料基本特性 2．4．1 LiNb03晶体极化结构及其掺杂属性 2．4．2 LiNb03超晶格物化性质与光学特性 2．5 MgO：QPLN/APLN极化结构设计 2．5．1 MgO：QPLN极化结构设计 2．5．2 非周期极化结构设计的优化算法 2．5．3 MgO：APLN极化结构设计 2．6 小结 第3章 多光参量振荡器理论分析及参数优化 3．1 引言 3．2 内腔连续泵浦MOPO的参数优化 3．2．1 内腔连续泵浦MOPO的动力学模型 3．2．2 内腔连续泵浦MOPO谐振腔设计及优化 3．3 外腔脉冲泵浦MOPO的参数优化 3．3．1 外腔脉冲泵浦MOPO参量光增益 3．3．2 外腔脉冲泵浦MOPO阈值分析 3．3．3 外腔脉冲泵浦MOPO转换效率与阈值关系 3．3．4 外腔泵浦光束聚焦与腔模匹配优化 3．4 小结 第4章 内腔连续泵浦多光参量振荡器实验 4．1 引言m 4．2 内腔连续泵浦多光参量振荡器实验装置 4．3 内腔连续泵浦多光参量振荡器输出特性测量 4．4 内腔连续泵浦多光参量振荡器实验结果分析 4．5 小结 第5章 外腔脉冲泵浦多光参量振荡器实验 5．1 引言 5．2 外腔脉冲泵浦多光参量振荡器实验装置 5．3 高重频1064nm脉冲泵浦源实验研究 5．3．1 808nm泵浦Nd：YV04高重频RTP电光调Q激光器 5．3．2 880nm泵浦Nd：YV04高重频声光调Q激光器 5．4 外腔脉冲泵浦多光参量振荡器输出特性测量及分析 5．5 双晶体串接多光参量振荡器对比分析 5．6 小结 第6章 多光参量振荡器电场调谐特性理论与实验 6．1 引言 6．2 多光参量振荡器电场调谐特性理论研究 6．2．1 LiNb03材料的线性电光效应 6．2．2 LiNb03超晶格实现电场调谐的条件分析 6．2 ．3基于MOPO的电场调谐特性理论模拟 6．3 多光参量振荡器电场调谐特性实验研究 6．3．1 多光参量振荡器电场调谐装置设计 6．3．2 多光参量振荡器电场调谐实验测量与分析 6．4 小结 第7章 多光参量振荡过程中的逆转换问题 7．1 引言 7．2 逆转换成因及影响因素分析 7．2．1 逆转换现象产生原理 7．2．2 MOPO逆转换过程演化分析 7．2．3 MOPO逆转换影响因素分析 7．3 电场调控MOPO逆转换方案构想 7．3．1 LiNb03材料y向电光效应 7．3．2 基于PPLN极化结构Solc型滤波器原理 7．3．3 电场调控MOPO逆转换方案设计 7．4 小结 第8章 总结与展望 8．1 本书研究工作总结 8．2 未来研究工作展望 参考文献

全固态多光参量振荡激光技术研究 引言 激光技术作为现代科学研究和工业应用的重要支撑，在过去几十年中取得了举世瞩目的成就。从基础物理研究到精密加工、医疗诊断、信息通讯等领域，激光都扮演着不可或缺的角色。随着科技的不断发展，对激光性能的要求也日益提高，例如对特定波长、高功率、短脉冲、高稳定性等的需求。在此背景下，非线性光学过程中的光参量振荡（OPO）技术，尤其是全固态OPO激光技术，因其独特优势而备受关注。 全固态OPO激光技术的背景与发展 光参量振荡（OPO）是一种利用非线性光学晶体将一个高能量泵浦光转化为两个较低能量光束（信号光和闲置光）的非线性光学过程。与传统的激光器通过受激辐射产生特定波长的光不同，OPO技术能够产生可调谐的激光输出，即通过改变非线性晶体的参数或泵浦光的波长，可以连续地改变输出信号光和闲置光的波长。这为光谱学、材料科学、精密测量等领域提供了强大的工具。 然而，早期的OPO系统多采用液态染料或气体作为增益介质，存在着维护困难、稳定性差、效率较低等问题。全固态激光器的出现，以其结构紧凑、高效稳定、易于维护等优点，逐渐取代了传统激光器，成为OPO技术发展的新方向。全固态OPO激光技术结合了全固态激光器的优越性能与OPO技术的可调谐性，能够实现高功率、高效率、窄线宽、可调谐的激光输出，在多个前沿领域展现出巨大的应用潜力。 全固态OPO激光技术的核心要素 一项成功的全固态OPO激光技术研究，通常需要深入理解和掌握以下几个核心要素： 1. 高品质非线性光学晶体： 非线性光学晶体是OPO过程的关键。其非线性系数、相位匹配带宽、损伤阈值、透光范围等光学参数直接决定了OPO的效率和输出特性。目前，常见的非线性晶体包括周期极化铌酸锂（PPLN）、磷酸钛酰氧钇（YCOB）、硼酸钡（BBO）、磷酸钛酰氧钇（YCOB）以及各种锗酸盐和硅酸盐晶体等。不同晶体具有不同的优势和适用范围，选择合适的晶体是OPO设计的第一步。例如，PPLN具有较大的二阶非线性系数，适合实现高效的OPO过程，尤其在近红外和中红外波段；BBO则具有宽的透光范围和较好的抗损伤能力，常用于紫外和可见光OPO。 2. 高性能固态激光器作为泵浦源： OPO过程需要高品质的泵浦光。全固态激光器，如Nd:YAG、Yb:YAG、Ti:Sapphire等，因其高功率、高稳定性、优良的光束质量等特点，被广泛用作OPO的泵浦源。泵浦激光器的波长、功率、脉冲宽度、重复频率等参数都会影响OPO的输出功率、效率和波长调谐范围。例如，短脉冲泵浦源（如飞秒或皮秒激光器）可以实现高功率的瞬时OPO，而连续波（CW）泵浦源则适合需要窄线宽输出的应用。 3. 优化OPO腔设计： OPO腔的设计对振荡器的稳定性、效率以及输出光束的质量至关重要。腔的类型（如增透腔、共振腔、半共振腔）、腔长、反射镜的反射率、腔内的光学元件（如相位匹配晶体、调谐元件）的布局等都需要精心设计。腔的设计需要考虑泵浦光与信号光、闲置光的有效耦合，以及避免不希望发生的模式竞争和寄生振荡。例如，双共振腔可以实现更高的增益，但可能面临更复杂的模式结构；单共振腔则相对更容易控制。 4. 高效的相位匹配技术： 相位匹配是OPO过程的核心。它保证了能量和动量在非线性相互作用过程中的守恒。常用的相位匹配技术包括临界相位匹配（CPM）和非临界相位匹配（NCPM）。CPM依赖于晶体双折射效应，通过调整晶体角度实现相位匹配，通常具有较窄的调谐范围；NCPM则利用晶体的温度或准相位匹配（QPM）来实现相位匹配，QPM，尤其是周期极化（PP）技术，允许在相同的晶体材料中通过改变极化周期来调谐输出波长，且具有更高的非线性耦合系数，显著提高了OPO的效率和波长调谐的灵活性。 5. 精确的波长调谐机制： 实现OPO激光器的波长调谐是其核心竞争力之一。调谐机制多种多样，包括： 温度调谐： 改变非线性晶体的温度会改变其折射率，从而实现相位匹配条件的改变。 角度调谐： 改变晶体相对于泵浦光束的入射角度，利用晶体的双折射效应实现相位匹配。 周期极化（QPM）调谐： 对于周期极化材料，改变极化周期的宽度可以实现输出波长的调谐。 腔长调谐： 在某些腔体设计中，改变腔长也会对输出波长产生影响。 泵浦波长调谐： 改变泵浦激光器的波长，从而改变OPO的输出波长。 在实际研究中，通常会结合多种调谐机制，以实现更宽的波长覆盖范围和更精细的调谐控制。 6. 输出特性优化与控制： 除了波长调谐，OPO激光器的输出特性还包括功率、效率、线宽、脉冲宽度、光束质量、稳定性等。这些特性受到泵浦源、非线性晶体、腔设计、工作模式（如连续波、脉冲）等多方面因素的影响。例如，通过优化泵浦功率、选择高增益的非线性晶体、设计低损耗的腔体等，可以提高OPO的效率。对于窄线宽的需求，可能需要引入额外的滤波元件或采用特定的腔体结构。 研究方向与关键技术 “全固态多光参量振荡激光技术研究”这一主题，暗示着对以下几个关键研究方向的深入探索： 高功率、高效率OPO： 旨在提高OPO的泵浦光到信号光或闲置光的能量转换效率，以及获得更高功率的输出。这通常需要高性能的非线性晶体、高功率泵浦源以及优化的腔设计。 宽范围、精细化波长调谐OPO： 致力于实现更宽的输出波长覆盖范围，并能够进行高精度的波长调谐。这可能涉及新型非线性材料的开发、先进的QPM结构设计以及多重调谐机制的集成。 紧凑型、高稳定性OPO： 追求OPO系统的尺寸小型化，同时保持激光输出的稳定性和可靠性。这对于便携式应用和集成化系统至关重要。 特殊脉冲模式OPO： 研究超短脉冲（飞秒、皮秒）、纳秒脉冲等特定脉冲模式下的OPO技术，以满足对高时间分辨、高瞬时功率等应用的需求。 新型非线性材料与结构： 探索和开发具有更高非线性系数、更宽透光范围、更好热学和光学性能的新型非线性光学材料，以及创新的结构设计，如级联非线性相互作用、光子晶体等，以突破现有技术的瓶颈。 OPO与其它激光技术的集成： 研究将OPO技术与其它激光技术（如光纤激光器、半导体激光器）相结合，以实现更强大的激光功能，例如产生特定波长的光纤激光器或利用半导体激光器作为OPO的泵浦源，降低系统成本和复杂性。 OPO的近红外、中红外、远红外输出： 特别关注在这些关键波段的OPO研究，因为这些波段在遥感、光谱分析、分子检测、红外成像等领域具有重要的应用价值。 应用前景 全固态OPO激光技术的蓬勃发展，预示着其在众多领域具有广阔的应用前景： 科学研究： 光谱学： 高度可调谐的OPO激光器是高分辨率光谱分析的理想光源，能够实现对原子、分子、固体材料的精确光谱测量，用于物质鉴定、成分分析、反应动力学研究等。 非线性光学： 作为研究各种非线性光学现象（如二次谐波产生、三次谐波产生、四波混频等）的强大工具，推动非线性光学基础理论的发展。 量子光学： 在量子信息处理、量子通信、量子态制备与测量等领域，OPO激光器可以作为产生压缩态、纠缠光等量子态的重要光源。 材料科学： 用于材料的制备、改性（如激光诱导退火、激光烧蚀）以及材料的光学性能研究。 工业应用： 精密加工： 利用特定波长和脉冲特性的OPO激光，可以实现对各类材料（金属、陶瓷、高分子材料等）的高精度、无损加工，如微细打孔、表面刻蚀、微纳制造等。 测量与传感： 用于高精度测距、干涉测量、差分吸收光谱（DOAS）气体传感、医学成像等，其可调谐性使得针对特定目标物质的探测成为可能。 通信： 在光通信领域，OPO可以作为产生特定通信波段激光源的潜在技术。 医疗健康： 医学成像： 例如，在多光子显微成像、光学相干断层扫描（OCT）等领域，OPO激光器能够提供所需的特定波长和光束质量，实现对生物组织的无创、高分辨率成像。 激光医疗： 用于光动力疗法（PDT）、激光手术、皮肤治疗等，选择合适的波长可以实现更优的治疗效果和更低的副作用。 药物研发与检测： 利用OPO的高分辨率光谱分析能力，可以实现对生物分子、药物成分的快速、准确检测。 环境监测： 大气污染物检测： 利用DOAS等技术，使用OPO激光器可以实现对空气中痕量污染物的实时、远程监测，为环境治理提供依据。 水质分析： 对水体中的特定污染物进行光谱分析和检测。 结论 “全固态多光参量振荡激光技术研究”是一项集光学、材料学、电子学、精密机械等多学科交叉的综合性研究。随着新材料、新工艺和新理论的不断涌现，全固态OPO激光技术必将朝着更高性能、更广应用的方向发展，为科学探索和技术创新提供更强大的动力。深入研究其核心科学原理、突破关键技术瓶颈，对于推动我国激光技术的发展、抢占科技制高点具有重要的战略意义。

评分☆☆☆☆☆

从语言风格上来说，这本书的叙事方式非常独特，它在保持极高学术水准的同时，又不失一种哲学思辨的深度。作者在引言和章节总结中，时常穿插对“光与物质相互作用的本质”的深刻思考，这让阅读过程不再是机械地吸收信息，而更像是一场智力上的对话。例如，在讨论“阈值锁定问题”时，作者没有直接给出解决方案，而是先探讨了系统稳定性的热力学基础，引导读者思考为什么系统会倾向于特定状态。这种“知其然，更要知其所以然”的讲解方式，极大地提升了读者的思辨能力。我特别喜欢那种偶尔出现的、如同诗人般的精准措辞，它们用最简洁的语言概括了最复杂的物理过程，例如对某个特定“激发态寿命”的描述，用了“转瞬即逝的辉煌”这样的短语，让人印象深刻，也让枯燥的公式有了温度。这本书真正做到了将严谨的科学与人文关怀结合起来。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图示处理，简直是教科书级别的典范。我经常遇到一些专业书籍，图表模糊不清，公式堆砌在一起让人眼花缭乱，但这部作品完全没有这个问题。那些复杂的能级结构图、光场分布示意图，都经过精心设计，色彩运用得当，信息密度高却又不失直观性。特别是涉及“非线性晶体”的特性分析部分，作者用一系列高质量的截面图展示了材料的各向异性对光束整形的影响，这种视觉上的冲击力和辅助理解作用是巨大的。读起来的体验非常流畅，仿佛是坐在一个经验丰富、善于讲解的导师面前听课。它不仅仅是一本理论专著，更像是一本精美的技术手册，随时可以查阅和参考。对于初入此领域，需要建立宏观认知和微观理解的年轻学者而言，这种高质量的视觉辅助阅读体验，极大地降低了学习曲线的陡峭程度。我甚至花了不少时间去欣赏那些关于“腔内损耗模型”的精美流程图，它们将一个原本抽象的概念具象化了。

评分☆☆☆☆☆

这本书的参考资料和引文系统做得极为详尽和考究，这是衡量一本严肃学术著作质量的试金石。在阅读过程中，我多次对书中某些关键结论的来源进行追溯，发现作者的引用不仅覆盖了各个领域的经典文献，对于一些非常小众、甚至尚未正式发表的预印本研究，也进行了细致的标注和讨论。这表明作者在完成这部巨著的过程中，投入了极大的精力进行文献的梳理和交叉验证。尤其是在“腔镜耦合效率”这一章节，作者引用了跨越三十年的研究成果，并清晰地梳理了不同流派的观点差异，并给出了自己的权威性判断。这种“溯源式”的写作方法，极大地增强了本书的权威性和可信度，也为后续研究者提供了极为便捷的深度调研路径。对于任何想要在该领域进行原创性工作的研究者来说，这本书附带的参考文献列表，本身就具有极高的参考价值，几乎可以作为一份精炼的该领域发展史纲要来使用。

评分☆☆☆☆☆

这本书初次翻开，我就被那种扑面而来的学术严谨性所吸引。作者显然在材料科学和光学工程领域有着深厚的积累，对前沿技术的把握精准到位。特别是关于新型固态材料在激光腔内的应用探索，读起来让人感觉像是跟随作者在实验室里进行着一次次的精密实验。书中的理论推导部分，虽然涉及到不少高深的数学模型，但表述得极其清晰，逻辑链条完整，即便是对某些复杂公式的理解，也能在作者的循序渐进的讲解下豁然开朗。我尤其欣赏作者在讨论“多光子效应”时的细腻笔触，它不仅仅是罗列公式，更是深入剖析了能量耦合机制在不同温度和压力条件下的微观变化。这本书无疑是为那些希望深入理解下一代固态激光器物理基础的科研人员量身定制的深度读物，它没有过多地停留在应用层的皮毛，而是直击核心的物理机制。对于我们这些长期在相关领域摸索的人来说，它提供了一个坚实的理论框架，用来检验和指导我们自己的实验设计。读完前几章，我已经迫不及待地想去验证书中所阐述的某些关键参数的优化方向。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，这本书在某些前沿概念的探讨上，展现出了极强的前瞻性。它没有仅仅停留在目前商业化激光器的成熟技术上，而是大胆地触及了未来几年内可能实现突破的领域。书中对“超快脉冲形成机制”的论述尤其令人兴奋，它不仅仅是描述了现象，更深入探讨了如何通过调控材料的载流子动力学来获得更稳定、更高峰值的脉冲序列。这种对基础物理与工程应用之间“桥梁”的精确搭建，是这本书的价值所在。我发现书中提到的一些理论预测，与我近期在一些国际会议上听到的最新报告有着惊人的契合度，这表明作者的学术视野非常开阔，紧跟世界最顶尖的研究动态。特别是关于量子效率与弛豫时间相互作用的探讨，虽然数据和实验验证可能还需要时间，但其理论构建的严谨性，已经足以引导未来的研究方向。这本书不仅仅是知识的记录，更是对未来十年该技术发展路径的精准预判。