中红外激光器 9787118100952 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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沈德元，范滇元著 著

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出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118100952

商品编码：29723026468

包装：平装-胶订

出版时间：2015-12-01

图书基本信息
图书名称	中红外激光器	作者	沈德元,范滇元著
定价	78.00元	出版社	国防工业出版社
ISBN	9787118100952	出版日期	2015-12-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装-胶订
开本	16开	商品重量	0.4Kg

内容简介

由于在国防、医疗、工业以及科研工作等领域的重要应用，中红外波段激光已成为外激光技术领域的研究热点之一。沈德元、范滇元编*的《中红外激光器》以*前沿的科研成果为题材，系统阐述了中红外激光的产生技术与发展现状。书中重点介绍了中红外固体激光器和光纤激光器，内容包括掺铥激光器、掺钬激光器、掺铒激光器、基于非线性技术的中红外激光器以及中红外超连续谱等7章。全书内容丰富、层次分明，结合激光领域的新成果、新问题将中红外激光技术进行了透彻翔实的分析与呈现c 本书可供从事激光技术研究的科研工作者和工程技术人员参考；同时，对于物理学、光学、电子技术等专业的本科生、硕士以及博士研究生来说，也是一本非常有价值的参考书。

作者简介

沈德元,教授，江苏师范大学物理与电子工程学院院长，江苏省双创人才，博士生导师。96年取得博士学位以来，沈德元教授先后在日本、新加坡和英国的研究机构、大学从事科研和教学工作。沈德元教授主要从事中红外高功率激光器的研究，是包层泵浦高功率光纤激光器、光纤-固体混合激光技术及其相关技术领域的专家，主持过多项国家自然基金和军口项目；发表科研论文160余篇，其中被SCI和 EI检索120余篇，被国际同行引用500余次。

目录

章 中红外激光概述 1.1 中红外激光简介 1.1.1 中红外激光的定义及其特性 1.1.2 中红外激光的应用 1.2 中红外激光产生技术 1.2.1 掺杂离子的直接发射 1.2.2 非线性频率转换技术 1.2.3 其他中红外产生技术 1.3 中红外激光材料 1.3.1 中红外激光晶体 1.3.2 中红外激光陶瓷 1.3.3 中红外玻璃与光纤材料 参考文献 第2章 掺铥激光器 2.1 掺铥固体激光器的泵浦方式 2.1.1 800nm波段半导体激光泵浦技术 2.1.2 1.5～1.6μm波段共振泵浦技术 2.2 高功率掺铥激光器 2.2.1 高功率掺铥体块固体激光器 2.2.2 高功率掺铥光纤激光器 2.2.3 掺铥光纤宽带超荧光光源 2.3 窄线宽铥光纤激光器 2.3.1 VBG窄线宽激光输出 2.3.2 单频掺铥光纤激光器 2.4 纳秒脉冲掺铥激光器 2.4.1 调Q掺铥激光器 2.4.2 增益开关掺铥光纤激光器 2.5 超短脉冲掺铥激光器 2.5.1 超短脉冲光纤激光器 2.5.2 超短脉冲固体激光器 参考文献 第3章 掺钬激光器 3.1 掺钬激光系统 3.1.1 钬离子的能级结构 3.1.2 掺钬激光系统的共振泵浦技术 3.1.3 掺钬激光器的应用 3.2 高功率掺钬固体激光器 3.2.1 掺铥固体激光器泵浦的钬激光器 3.2.2 掺铥光纤激光器泵浦的钬激光器 3.2.3 半导体泵浦的钬固体激光器 3.2.4 单纵模钬激光器 3.3 脉冲掺钬固体激光器 3.3.1 主动调Q掺钬固体激光器 3.3.2 被动调Q掺钬固体激光器 3.3.3 超短脉冲固体激光器 3.4 掺钬光纤激光器 3.4.1 2μm波段的掺钬光纤激光器 3.4.2 3μm波段的掺钬光纤激光器 参考文献 第4章 掺铒激光器 4.1 概述 4.1.1 掺铒激光材料 4.1.2 掺铒激光器应用 4.2 1.5μm铒镱共掺光纤激光器 4.2.1 铒镱共掺光纤激光器发展现状 4.2.2 温度抑制铒镱共掺光纤激光器中1μm寄生振荡理论 4.2.3 典型铒、镱共掺光纤激光器分析 4.3 1.6岬掺铒固体激光器 4.3.1 掺铒固体激光器发展现状 4.3.2 谐振泵浦掺铒陶瓷激光器 4.3.3 共振泵浦掺铒晶体激光器 4.4 3μm掺铒激光器 4.4.1 掺铒3μm固体激光器 4.4.2 Er：ZBLAN 3μum光纤激光器 参考文献 第5章 其他直接产生中红外激光技术 5.1 过渡金属元素铬铁掺杂固体激光 5.2 稀土离子镨镝掺杂中红外激光器 5.3 中红外半导体激光器 5.3.1 半导体激光器工作原理 5.3.2 中红外半导体激光器历史与发展现状 5.4 其他直接发射中红外激光器 5.4.1 中红外气体激光器 5.4.2 自由电子激光器 5.4.3 中红外激光器 参考文献 第6章 基于非线性技术的中红外激光器 6.1 概述 6.1.1 非线性光学增益 6.1.2 非线性光学晶体 6.2 中红外差频产生 6.2.1 差频产生原理 6.2.2 差频激光光源 6.3 中红外光参量振荡激光 6.3.1 光参量振荡原理 6.3.2 中红外光参量振荡激光光源 6.3.3 中红外参量放大技术 6.4 中红外拉曼激光器 6.4.1 受激拉曼散射 6.4.2 中红外气体拉曼激光 6.4.3 中红外固体拉曼激光 6.4.4 中红外光纤拉曼激光 参考文献 第7章 中红外超连续谱 7.1 概述 7.1.1 超连续激光理论 7.1.2 超连续谱激光应用 7.2 中红外超连续谱 7.3 中红外超连续激光器 参考文献

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文摘

序言

现代中红外激光技术进展与应用 内容提要： 本书系统地梳理了中红外（Mid-Infrared，MIR）激光器的发展历程、关键理论、核心技术以及当前的研究热点与未来发展趋势。中红外波段（约2.5-25微米）覆盖了众多物质分子的 fundamental vibrational absorption bands，这使得该波段的激光器在光谱探测、化学分析、生物医学成像、环境监测、国防安全等领域具有不可替代的独特优势。本书深入探讨了不同类型中红外激光器的发光机制、增益介质、腔体设计、泵浦源选择、热管理以及输出特性等关键问题，并重点介绍了近年来在突破传统技术瓶颈、提高性能指标、实现小型化和实用化等方面取得的重要进展。 目录 第一章 中红外激光器概述 1.1 中红外波段的独特性质与重要性 1.1.1 分子振动与吸收光谱 1.1.2 中红外波段的应用领域概览 1.2 中红外激光器的发展简史 1.2.1 早期探索与代表性光源 1.2.2 关键技术的突破与瓶颈 1.3 中红外激光器的主要分类 1.3.1 基于固体材料的激光器 1.3.2 基于半导体材料的激光器 1.3.3 基于气体分子的激光器 1.3.4 其他新型中红外激光器（如光纤激光器、量子阱激光器等） 1.4 本书的结构与内容安排 第二章 基于固体材料的中红外激光器 2.1 掺杂晶体激光器 2.1.1 增益介质的选择与特性（如Cr:ZnSe, Fe:ZnSe, Cr,Mg:ZnSe等） 2.1.2 泵浦源（可见光、近红外激光器、LED）与匹配技术 2.1.3 腔体设计与谐振腔损耗分析 2.1.4 热管理与高性能化设计 2.1.5 典型代表性激光器性能与应用实例 2.2 非线性光学晶体与参量过程 2.2.1 光参量振荡器（OPO）与光参量放大器（OPA）的基本原理 2.2.2 常用非线性光学材料（如AgGaSe2, GaSe, PPLN等）的特性 2.2.3 泵浦源的选择与匹配 2.2.4 宽带、窄带、可调谐输出技术的实现 2.2.5 参量过程在中红外波段的应用 2.3 其他固体材料激光器（如玻璃、陶瓷等） 第三章 基于半导体材料的中红外激光器 3.1 概述与工作原理 3.1.1 禁带结构与辐射跃迁 3.1.2 载流子复合与增益形成 3.2 量子阱（Quantum Well, QW）激光器 3.2.1 量子限制效应与能带工程 3.2.2 InGaAs/AlInAs, HgCdTe等材料体系 3.2.3 垂直腔面发射激光器（VCSEL）与分布式反馈（DFB）激光器结构 3.2.4 性能优化与温度稳定性 3.3 串联级联（Interband Cascade, ICC）激光器 3.3.1 级联工作机制与电子-空穴复合 3.3.2 InGaAs/AlInAs等材料体系 3.3.3 高效率与宽输出范围的实现 3.4 其它半导体激光器（如QCL、LD等） 3.5 半导体中红外激光器的关键技术挑战与进展（如制造工艺、可靠性、功率输出等） 第四章 基于气体分子的中红外激光器 4.1 CO2激光器 4.1.1 放电激发原理与分子能级结构 4.1.2 气体混合物与放电模式（直流、射频、脉冲） 4.1.3 腔体设计与光学元件 4.1.4 功率、波长与稳定性 4.1.5 经典应用与技术演进 4.2 其他气体激光器（如NH3, HF, N2O等） 4.2.1 工作介质与激发方式 4.2.2 特定波段的产生与应用 第五章 中红外激光器的关键技术与性能提升 5.1 泵浦源技术 5.1.1 高功率、高亮度可见光/近红外激光器 5.1.2 LED与电激发技术 5.1.3 泵浦光束质量与匹配技术 5.2 热管理技术 5.2.1 传导、对流、辐射散热 5.2.2 冷却方式（水冷、风冷、斯特林制冷等） 5.2.3 热沉材料与结构设计 5.3 光学元件与材料 5.3.1 中红外窗口材料（ZnSe, Ge, NaCl, BaF2等）的特性与选择 5.3.2 中红外反射镜、透镜、分束器等的设计与制造 5.3.3 抗损伤阈值与涂层技术 5.4 输出特性控制与优化 5.4.1 波长调谐技术（扫描、跳激、连续调谐） 5.4.2 脉冲激光技术（Q开关、锁模） 5.4.3 光束质量与空间模式控制 5.4.4 功率与能量稳定性 第六章 中红外激光器的应用展望 6.1 光谱探测与痕量分析 6.1.1 激光诱导击穿光谱（LIBS） 6.1.2 腔衰减全反射（CRDS）/光声光谱（PAS） 6.1.3 气体成分监测与污染源识别 6.2 生物医学领域 6.2.1 组织成像与诊断 6.2.2 激光手术与治疗 6.2.3 药物释放与检测 6.3 环境监测与安全 6.3.1 大气污染物监测 6.3.2 遥感与目标识别 6.3.3 物质成分分析与无损检测 6.4 国防军事应用 6.4.1 目标识别与跟踪 6.4.2 伪装探测与对抗 6.4.3 激光对抗与定向能武器 6.5 工业制造与材料加工 6.5.1 精密加工与微纳制造 6.5.2 材料改性与表面处理 第七章 未来发展趋势与挑战 7.1 新型增益介质与发光机制的探索 7.2 小型化、集成化与芯片化技术 7.3 固态、高性能、多功能中红外激光器的发展 7.4 突破高功率输出与高效率瓶颈 7.5 拓展更宽波段范围与更精细的波长控制 7.6 与人工智能、大数据等交叉融合的应用模式 参考文献 致谢 中红外波段，作为电磁频谱中一个独特而重要的区域，覆盖了大量化学物质的关键分子振动吸收谱线。这使得中红外激光器成为一种极为强大的工具，能够实现对物质成分的精确识别和定量分析。从远古时期对火的利用，到现代社会对化学、生物、环境、安全等各个领域的需求日益增长，能够“看见”并“识别”物质的分子指纹，一直是人类探索自然、改造世界的重要目标。中红外激光器的发展，正是这一目标在现代科技领域中的集中体现。 本书旨在为读者提供一个全面、深入了解中红外激光器技术的视角。我们将从最基础的物理原理出发，逐步深入到各种主流技术路线的细节，再到目前面临的关键技术挑战和未来的发展方向。我们希望通过本书的阐述，让读者能够清晰地认识到中红外激光器在推动科学研究、技术进步和产业发展中的核心作用，并激发进一步探索和创新的热情。 第一章我们将首先建立对中红外波段及其重要性的基本认识。分子是构成万物的基础，而分子间的化学键振动是其最基本的运动形式之一。这些振动会吸收特定频率的光子，从而在光谱上留下独特的“指纹”。中红外波段恰好覆盖了绝大多数有机物和无机物分子的基频和泛频振动，这意味着使用中红外激光器进行探测，就像拥有了一把能够“读取”分子信息的万能钥匙。我们还将简要回顾中红外激光器从最初的笨重设备到如今日益精巧的仪器所经历的曲折发展历程，并对目前存在的几种主要技术类型——基于固体材料、半导体材料和气体分子——做一个初步的介绍，为后续的深入探讨打下基础。 第二章将聚焦于基于固体材料的中红外激光器。这类激光器通常采用掺杂了特定发光离子的晶体作为增益介质，例如Cr:ZnSe, Fe:ZnSe等。本书将详细阐述这些材料的发光机理、增益特性，以及如何通过选择合适的泵浦源（如可见光或近红外激光器）来激发它们。同时，腔体设计、热管理等关键技术对于实现高性能激光器至关重要，我们将对此进行深入剖析。此外，非线性光学晶体在参量过程中扮演着核心角色，通过非线性效应，我们可以将现有激光器的光频转换到中红外波段，实现宽带、窄带、可调谐的激光输出，这为中红外激光器的应用拓展了无限可能。 第三章将重点介绍基于半导体材料的中红外激光器。半导体材料的独特优势在于其易于集成、尺寸小、功耗低，这使得中红外激光器有望实现小型化、便携化和阵列化。本书将深入讲解量子阱（QW）激光器和串联级联（ICC）激光器的基本工作原理，以及它们如何利用能带工程实现中红外光子的产生。我们将探讨不同材料体系（如InGaAs/AlInAs, HgCdTe等）的优势与挑战，并分析量子阱激光器（如VCSEL, DFB）和ICC激光器在性能提升方面所取得的最新进展。虽然半导体中红外激光器在功率、可靠性和制造工艺等方面仍面临一些挑战，但其巨大的发展潜力使其成为当前研究的热点之一。 第四章将回归到基于气体分子的中红外激光器。其中，CO2激光器是应用最广泛、技术最成熟的中红外光源之一。本书将详细阐述CO2激光器的工作机理，包括气体放电激发、分子能级跃迁等，并讨论不同气体混合物、放电模式（如直流、射频、脉冲）如何影响其输出特性。尽管CO2激光器在某些应用领域已被新型激光器所取代，但其高功率、高效率的特点使其在工业加工、医疗等领域依然扮演着重要角色。此外，我们还将简要介绍其他一些基于气体分子的激光器，例如NH3, HF, N2O等，它们在特定的波长范围和应用领域具有独特价值。 第五章将致力于探讨提升中红外激光器性能的关键技术。泵浦源的质量和效率直接决定了激光器的整体性能，因此，我们将重点关注高功率、高亮度可见光/近红外激光器以及LED技术的发展，并讨论如何优化泵浦光束质量以实现最佳匹配。热量管理是中红外激光器面临的普遍难题，尤其是在高功率运行时。本书将详细介绍各种散热技术、冷却方式以及高效热沉材料和结构设计。同时，光学元件的性能对激光器的输出质量至关重要，我们将讨论中红外窗口材料、反射镜、透镜等关键元件的选择、设计与制造，以及抗损伤涂层技术。此外，波长调谐、脉冲激光技术、光束质量控制以及功率稳定性等也是提升激光器应用价值的重要方面，我们将对此进行深入探讨。 第六章将聚焦于中红外激光器在各个领域的广泛应用。在光谱探测与痕量分析方面，中红外激光器能够实现对微量气体、污染物以及生物标志物的灵敏检测，例如利用激光诱导击穿光谱（LIBS）和腔衰减全反射（CRDS）等技术。在生物医学领域，中红外激光器为组织成像、诊断、手术治疗以及药物输送等提供了新的手段。在环境监测与安全领域，它们能够用于大气污染物监测、遥感探测以及物质成分的无损分析。在国防军事领域，中红外激光器在目标识别、伪装探测和激光对抗方面发挥着关键作用。此外，在中红外激光器在工业制造和材料加工方面也展现出巨大的潜力。 第七章将展望中红外激光器的未来发展趋势与挑战。随着科学技术的不断进步，新型增益介质和发光机制的探索将不断涌现，为实现更高性能、更宽波段的激光器提供可能。小型化、集成化和芯片化技术将是未来发展的重要方向，有望使中红外激光器更加便携和易于部署。同时，突破高功率输出和高效率瓶颈，以及实现更精细的波长控制，将是持续的研究重点。最后，我们还将探讨中红外激光器与人工智能、大数据等前沿技术的交叉融合，孕育出更多创新的应用模式。 本书的写作力求严谨、详实，力求将最新的研究成果和技术进展呈现给读者。我们希望本书不仅是一部技术手册，更能激发读者对中红外激光器这一迷人领域的深入思考和探索。

评分☆☆☆☆☆

从内容结构上看，这本书的编排顺序简直是教科书级别的范本。它采用了经典的“从宏观到微观，再从理论到应用”的渐进式布局。开篇部分对整个技术体系进行了高屋建瓴的概述，勾勒出清晰的知识地图，让你在深入细节之前，对全局有一个明确的把握。接着，作者细致地拆解了每一个关键模块，从最基础的原理阐述，到参数的敏感性分析，再到实际操作中的常见陷阱和解决方案，都进行了详尽的论述。特别是它在讨论复杂算法时，引入了大量的对比案例，这种“此法优于彼法”的比较分析，极大地增强了论述的说服力，让读者不仅知其然，更能知其所以然，体现了作者深厚的学术功底和丰富的实践经验，让人觉得手里的这本书物超所值。

评分☆☆☆☆☆

这本书带给我的最大感受是其历史厚重感和前瞻性的结合。它在系统介绍当前主流技术的同时，还穿插了对该领域发展历程的回顾，让你能清晰地看到技术是如何一步步演进至今的，哪些是奠基性的工作，哪些是近期的突破。阅读过程中，我能感受到作者对领域内前辈的尊重和知识传承的责任感，很多关键理论的提出者和关键实验的突破点都被清晰地标注出来。然而，这种对历史的尊重并未束缚住其前瞻的目光，书中最后几章对未来发展趋势的预测和潜在技术瓶颈的探讨，显示出作者站在行业制高点上的深刻洞察力。读完后，我不仅掌握了现有的知识体系，更对未来几年的技术走向有了一个比较成熟的判断，这对于指导我后续的研究方向至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计真是一绝，厚实的书脊，沉甸甸的压手感，光是看着就觉得内容扎实。封面设计上，那种深沉的墨绿色调与烫金的字体搭配，散发着一种低调而专业的古典美，让人忍不住想翻开探究里面究竟蕴含了怎样的硬核知识。我尤其喜欢扉页上的那句引言，虽然内容是关于某个特定技术领域的，但那种对科学探索的敬畏感却能感染到任何一个读者。拿在手上，就仿佛握住了某个时代的学术脉络，它不仅仅是一本书，更像是一个知识宝库的钥匙。内页的纸张触感也非常舒适，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到疲劳，这对于需要深入研读的专业书籍来说，简直是太贴心了。装帧的细节处理得非常到位，侧边切口平整光滑，体现了出版方在制作上的匠心，这让我在众多工具书中，对它青睐有加，觉得它在收藏价值上也是相当可观的。

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这本书的语言风格，初读时会让人感觉有些许的晦涩，因为它毫不留情地直接切入了核心概念，仿佛你已经具备了扎实的预备知识。作者的叙述方式更像是一位经验老到的导师，直接抛出复杂的公式和严谨的定义，很少使用过多修饰性的语句来“引导”读者，这对于习惯了通俗化科普的读者来说，可能需要一个适应期。然而，一旦你适应了这种高密度的信息输入模式，就会发现其逻辑链条的精密和严密，每句话都承载着不可替代的信息量，没有一句废话。这种直击本质的写作手法，虽然提高了阅读门槛，却极大地提升了学习效率，非常适合那些希望快速掌握领域前沿理论的专业人士，它就像一把手术刀，精准地剖开了复杂的理论结构，让读者得以一窥其内部精髓。

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这本书在图表的使用上，可以说是做到了极致的平衡。它没有像一些教材那样，仅仅罗列大量密密麻麻的文字，也没有陷入“图胜于文”的误区。所有的插图、示意图和实验数据图表，都经过精心设计，它们不仅仅是文字内容的简单可视化，更是对抽象概念进行具象化表达的有效工具。比如，在解释某个光学路径的几何关系时，那张三维透视图清晰到仿佛你可以用手指去触摸那些光线路径。数据图表的坐标轴标注清晰，单位明确，甚至连误差棒的含义都在图注中标注得清清楚楚，体现出极高的专业素养。正是这些高质量的视觉辅助材料，使得那些原本需要反复推敲才能理解的复杂物理过程，变得直观易懂，极大地降低了理解难度。