中紅外激光器 9787118100952 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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瀋德元，範滇元著 著

圖書標籤:

• 激光技術
• 中紅外激光
• 激光器
• 光學工程
• 材料科學
• 半導體激光
• 激光應用
• 物理學
• 紅外技術
• 精密儀器

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齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118100952

商品編碼：29723026468

包裝：平裝-膠訂

齣版時間：2015-12-01

圖書基本信息
圖書名稱	中紅外激光器	作者	瀋德元,範滇元著
定價	78.00元	齣版社	國防工業齣版社
ISBN	9787118100952	齣版日期	2015-12-01
字數		頁碼
版次	1	裝幀	平裝-膠訂
開本	16開	商品重量	0.4Kg

內容簡介

由於在國防、醫療、工業以及科研工作等領域的重要應用，中紅外波段激光已成為外激光技術領域的研究熱點之一。瀋德元、範滇元編*的《中紅外激光器》以*前沿的科研成果為題材，係統闡述瞭中紅外激光的産生技術與發展現狀。書中重點介紹瞭中紅外固體激光器和光縴激光器，內容包括摻銩激光器、摻鈥激光器、摻鉺激光器、基於非綫性技術的中紅外激光器以及中紅外超連續譜等7章。全書內容豐富、層次分明，結閤激光領域的新成果、新問題將中紅外激光技術進行瞭透徹翔實的分析與呈現c 本書可供從事激光技術研究的科研工作者和工程技術人員參考；同時，對於物理學、光學、電子技術等專業的本科生、碩士以及博士研究生來說，也是一本非常有價值的參考書。

作者簡介

瀋德元,教授，江蘇師範大學物理與電子工程學院院長，江蘇省雙創人纔，博士生導師。96年取得博士學位以來，瀋德元教授先後在日本、新加坡和英國的研究機構、大學從事科研和教學工作。瀋德元教授主要從事中紅外高功率激光器的研究，是包層泵浦高功率光縴激光器、光縴-固體混閤激光技術及其相關技術領域的專傢，主持過多項國傢自然基金和軍口項目；發錶科研論文160餘篇，其中被SCI和 EI檢索120餘篇，被國際同行引用500餘次。

目錄

章 中紅外激光概述 1.1 中紅外激光簡介 1.1.1 中紅外激光的定義及其特性 1.1.2 中紅外激光的應用 1.2 中紅外激光産生技術 1.2.1 摻雜離子的直接發射 1.2.2 非綫性頻率轉換技術 1.2.3 其他中紅外産生技術 1.3 中紅外激光材料 1.3.1 中紅外激光晶體 1.3.2 中紅外激光陶瓷 1.3.3 中紅外玻璃與光縴材料 參考文獻 第2章 摻銩激光器 2.1 摻銩固體激光器的泵浦方式 2.1.1 800nm波段半導體激光泵浦技術 2.1.2 1.5～1.6μm波段共振泵浦技術 2.2 高功率摻銩激光器 2.2.1 高功率摻銩體塊固體激光器 2.2.2 高功率摻銩光縴激光器 2.2.3 摻銩光縴寬帶超熒光光源 2.3 窄綫寬銩光縴激光器 2.3.1 VBG窄綫寬激光輸齣 2.3.2 單頻摻銩光縴激光器 2.4 納秒脈衝摻銩激光器 2.4.1 調Q摻銩激光器 2.4.2 增益開關摻銩光縴激光器 2.5 超短脈衝摻銩激光器 2.5.1 超短脈衝光縴激光器 2.5.2 超短脈衝固體激光器 參考文獻 第3章 摻鈥激光器 3.1 摻鈥激光係統 3.1.1 鈥離子的能級結構 3.1.2 摻鈥激光係統的共振泵浦技術 3.1.3 摻鈥激光器的應用 3.2 高功率摻鈥固體激光器 3.2.1 摻銩固體激光器泵浦的鈥激光器 3.2.2 摻銩光縴激光器泵浦的鈥激光器 3.2.3 半導體泵浦的鈥固體激光器 3.2.4 單縱模鈥激光器 3.3 脈衝摻鈥固體激光器 3.3.1 主動調Q摻鈥固體激光器 3.3.2 被動調Q摻鈥固體激光器 3.3.3 超短脈衝固體激光器 3.4 摻鈥光縴激光器 3.4.1 2μm波段的摻鈥光縴激光器 3.4.2 3μm波段的摻鈥光縴激光器 參考文獻 第4章 摻鉺激光器 4.1 概述 4.1.1 摻鉺激光材料 4.1.2 摻鉺激光器應用 4.2 1.5μm鉺鐿共摻光縴激光器 4.2.1 鉺鐿共摻光縴激光器發展現狀 4.2.2 溫度抑製鉺鐿共摻光縴激光器中1μm寄生振蕩理論 4.2.3 典型鉺、鐿共摻光縴激光器分析 4.3 1.6岬摻鉺固體激光器 4.3.1 摻鉺固體激光器發展現狀 4.3.2 諧振泵浦摻鉺陶瓷激光器 4.3.3 共振泵浦摻鉺晶體激光器 4.4 3μm摻鉺激光器 4.4.1 摻鉺3μm固體激光器 4.4.2 Er：ZBLAN 3μum光縴激光器 參考文獻 第5章 其他直接産生中紅外激光技術 5.1 過渡金屬元素鉻鐵摻雜固體激光 5.2 稀土離子鐠鏑摻雜中紅外激光器 5.3 中紅外半導體激光器 5.3.1 半導體激光器工作原理 5.3.2 中紅外半導體激光器曆史與發展現狀 5.4 其他直接發射中紅外激光器 5.4.1 中紅外氣體激光器 5.4.2 自由電子激光器 5.4.3 中紅外激光器 參考文獻 第6章 基於非綫性技術的中紅外激光器 6.1 概述 6.1.1 非綫性光學增益 6.1.2 非綫性光學晶體 6.2 中紅外差頻産生 6.2.1 差頻産生原理 6.2.2 差頻激光光源 6.3 中紅外光參量振蕩激光 6.3.1 光參量振蕩原理 6.3.2 中紅外光參量振蕩激光光源 6.3.3 中紅外參量放大技術 6.4 中紅外拉曼激光器 6.4.1 受激拉曼散射 6.4.2 中紅外氣體拉曼激光 6.4.3 中紅外固體拉曼激光 6.4.4 中紅外光縴拉曼激光 參考文獻 第7章 中紅外超連續譜 7.1 概述 7.1.1 超連續激光理論 7.1.2 超連續譜激光應用 7.2 中紅外超連續譜 7.3 中紅外超連續激光器 參考文獻

編輯推薦

文摘

序言

現代中紅外激光技術進展與應用 內容提要： 本書係統地梳理瞭中紅外（Mid-Infrared，MIR）激光器的發展曆程、關鍵理論、核心技術以及當前的研究熱點與未來發展趨勢。中紅外波段（約2.5-25微米）覆蓋瞭眾多物質分子的 fundamental vibrational absorption bands，這使得該波段的激光器在光譜探測、化學分析、生物醫學成像、環境監測、國防安全等領域具有不可替代的獨特優勢。本書深入探討瞭不同類型中紅外激光器的發光機製、增益介質、腔體設計、泵浦源選擇、熱管理以及輸齣特性等關鍵問題，並重點介紹瞭近年來在突破傳統技術瓶頸、提高性能指標、實現小型化和實用化等方麵取得的重要進展。 目錄 第一章 中紅外激光器概述 1.1 中紅外波段的獨特性質與重要性 1.1.1 分子振動與吸收光譜 1.1.2 中紅外波段的應用領域概覽 1.2 中紅外激光器的發展簡史 1.2.1 早期探索與代錶性光源 1.2.2 關鍵技術的突破與瓶頸 1.3 中紅外激光器的主要分類 1.3.1 基於固體材料的激光器 1.3.2 基於半導體材料的激光器 1.3.3 基於氣體分子的激光器 1.3.4 其他新型中紅外激光器（如光縴激光器、量子阱激光器等） 1.4 本書的結構與內容安排 第二章 基於固體材料的中紅外激光器 2.1 摻雜晶體激光器 2.1.1 增益介質的選擇與特性（如Cr:ZnSe, Fe:ZnSe, Cr,Mg:ZnSe等） 2.1.2 泵浦源（可見光、近紅外激光器、LED）與匹配技術 2.1.3 腔體設計與諧振腔損耗分析 2.1.4 熱管理與高性能化設計 2.1.5 典型代錶性激光器性能與應用實例 2.2 非綫性光學晶體與參量過程 2.2.1 光參量振蕩器（OPO）與光參量放大器（OPA）的基本原理 2.2.2 常用非綫性光學材料（如AgGaSe2, GaSe, PPLN等）的特性 2.2.3 泵浦源的選擇與匹配 2.2.4 寬帶、窄帶、可調諧輸齣技術的實現 2.2.5 參量過程在中紅外波段的應用 2.3 其他固體材料激光器（如玻璃、陶瓷等） 第三章 基於半導體材料的中紅外激光器 3.1 概述與工作原理 3.1.1 禁帶結構與輻射躍遷 3.1.2 載流子復閤與增益形成 3.2 量子阱（Quantum Well, QW）激光器 3.2.1 量子限製效應與能帶工程 3.2.2 InGaAs/AlInAs, HgCdTe等材料體係 3.2.3 垂直腔麵發射激光器（VCSEL）與分布式反饋（DFB）激光器結構 3.2.4 性能優化與溫度穩定性 3.3 串聯級聯（Interband Cascade, ICC）激光器 3.3.1 級聯工作機製與電子-空穴復閤 3.3.2 InGaAs/AlInAs等材料體係 3.3.3 高效率與寬輸齣範圍的實現 3.4 其它半導體激光器（如QCL、LD等） 3.5 半導體中紅外激光器的關鍵技術挑戰與進展（如製造工藝、可靠性、功率輸齣等） 第四章 基於氣體分子的中紅外激光器 4.1 CO2激光器 4.1.1 放電激發原理與分子能級結構 4.1.2 氣體混閤物與放電模式（直流、射頻、脈衝） 4.1.3 腔體設計與光學元件 4.1.4 功率、波長與穩定性 4.1.5 經典應用與技術演進 4.2 其他氣體激光器（如NH3, HF, N2O等） 4.2.1 工作介質與激發方式 4.2.2 特定波段的産生與應用 第五章 中紅外激光器的關鍵技術與性能提升 5.1 泵浦源技術 5.1.1 高功率、高亮度可見光/近紅外激光器 5.1.2 LED與電激發技術 5.1.3 泵浦光束質量與匹配技術 5.2 熱管理技術 5.2.1 傳導、對流、輻射散熱 5.2.2 冷卻方式（水冷、風冷、斯特林製冷等） 5.2.3 熱沉材料與結構設計 5.3 光學元件與材料 5.3.1 中紅外窗口材料（ZnSe, Ge, NaCl, BaF2等）的特性與選擇 5.3.2 中紅外反射鏡、透鏡、分束器等的設計與製造 5.3.3 抗損傷閾值與塗層技術 5.4 輸齣特性控製與優化 5.4.1 波長調諧技術（掃描、跳激、連續調諧） 5.4.2 脈衝激光技術（Q開關、鎖模） 5.4.3 光束質量與空間模式控製 5.4.4 功率與能量穩定性 第六章 中紅外激光器的應用展望 6.1 光譜探測與痕量分析 6.1.1 激光誘導擊穿光譜（LIBS） 6.1.2 腔衰減全反射（CRDS）/光聲光譜（PAS） 6.1.3 氣體成分監測與汙染源識彆 6.2 生物醫學領域 6.2.1 組織成像與診斷 6.2.2 激光手術與治療 6.2.3 藥物釋放與檢測 6.3 環境監測與安全 6.3.1 大氣汙染物監測 6.3.2 遙感與目標識彆 6.3.3 物質成分分析與無損檢測 6.4 國防軍事應用 6.4.1 目標識彆與跟蹤 6.4.2 僞裝探測與對抗 6.4.3 激光對抗與定嚮能武器 6.5 工業製造與材料加工 6.5.1 精密加工與微納製造 6.5.2 材料改性與錶麵處理 第七章 未來發展趨勢與挑戰 7.1 新型增益介質與發光機製的探索 7.2 小型化、集成化與芯片化技術 7.3 固態、高性能、多功能中紅外激光器的發展 7.4 突破高功率輸齣與高效率瓶頸 7.5 拓展更寬波段範圍與更精細的波長控製 7.6 與人工智能、大數據等交叉融閤的應用模式 參考文獻 緻謝 中紅外波段，作為電磁頻譜中一個獨特而重要的區域，覆蓋瞭大量化學物質的關鍵分子振動吸收譜綫。這使得中紅外激光器成為一種極為強大的工具，能夠實現對物質成分的精確識彆和定量分析。從遠古時期對火的利用，到現代社會對化學、生物、環境、安全等各個領域的需求日益增長，能夠“看見”並“識彆”物質的分子指紋，一直是人類探索自然、改造世界的重要目標。中紅外激光器的發展，正是這一目標在現代科技領域中的集中體現。 本書旨在為讀者提供一個全麵、深入瞭解中紅外激光器技術的視角。我們將從最基礎的物理原理齣發，逐步深入到各種主流技術路綫的細節，再到目前麵臨的關鍵技術挑戰和未來的發展方嚮。我們希望通過本書的闡述，讓讀者能夠清晰地認識到中紅外激光器在推動科學研究、技術進步和産業發展中的核心作用，並激發進一步探索和創新的熱情。 第一章我們將首先建立對中紅外波段及其重要性的基本認識。分子是構成萬物的基礎，而分子間的化學鍵振動是其最基本的運動形式之一。這些振動會吸收特定頻率的光子，從而在光譜上留下獨特的“指紋”。中紅外波段恰好覆蓋瞭絕大多數有機物和無機物分子的基頻和泛頻振動，這意味著使用中紅外激光器進行探測，就像擁有瞭一把能夠“讀取”分子信息的萬能鑰匙。我們還將簡要迴顧中紅外激光器從最初的笨重設備到如今日益精巧的儀器所經曆的麯摺發展曆程，並對目前存在的幾種主要技術類型——基於固體材料、半導體材料和氣體分子——做一個初步的介紹，為後續的深入探討打下基礎。 第二章將聚焦於基於固體材料的中紅外激光器。這類激光器通常采用摻雜瞭特定發光離子的晶體作為增益介質，例如Cr:ZnSe, Fe:ZnSe等。本書將詳細闡述這些材料的發光機理、增益特性，以及如何通過選擇閤適的泵浦源（如可見光或近紅外激光器）來激發它們。同時，腔體設計、熱管理等關鍵技術對於實現高性能激光器至關重要，我們將對此進行深入剖析。此外，非綫性光學晶體在參量過程中扮演著核心角色，通過非綫性效應，我們可以將現有激光器的光頻轉換到中紅外波段，實現寬帶、窄帶、可調諧的激光輸齣，這為中紅外激光器的應用拓展瞭無限可能。 第三章將重點介紹基於半導體材料的中紅外激光器。半導體材料的獨特優勢在於其易於集成、尺寸小、功耗低，這使得中紅外激光器有望實現小型化、便攜化和陣列化。本書將深入講解量子阱（QW）激光器和串聯級聯（ICC）激光器的基本工作原理，以及它們如何利用能帶工程實現中紅外光子的産生。我們將探討不同材料體係（如InGaAs/AlInAs, HgCdTe等）的優勢與挑戰，並分析量子阱激光器（如VCSEL, DFB）和ICC激光器在性能提升方麵所取得的最新進展。雖然半導體中紅外激光器在功率、可靠性和製造工藝等方麵仍麵臨一些挑戰，但其巨大的發展潛力使其成為當前研究的熱點之一。 第四章將迴歸到基於氣體分子的中紅外激光器。其中，CO2激光器是應用最廣泛、技術最成熟的中紅外光源之一。本書將詳細闡述CO2激光器的工作機理，包括氣體放電激發、分子能級躍遷等，並討論不同氣體混閤物、放電模式（如直流、射頻、脈衝）如何影響其輸齣特性。盡管CO2激光器在某些應用領域已被新型激光器所取代，但其高功率、高效率的特點使其在工業加工、醫療等領域依然扮演著重要角色。此外，我們還將簡要介紹其他一些基於氣體分子的激光器，例如NH3, HF, N2O等，它們在特定的波長範圍和應用領域具有獨特價值。 第五章將緻力於探討提升中紅外激光器性能的關鍵技術。泵浦源的質量和效率直接決定瞭激光器的整體性能，因此，我們將重點關注高功率、高亮度可見光/近紅外激光器以及LED技術的發展，並討論如何優化泵浦光束質量以實現最佳匹配。熱量管理是中紅外激光器麵臨的普遍難題，尤其是在高功率運行時。本書將詳細介紹各種散熱技術、冷卻方式以及高效熱沉材料和結構設計。同時，光學元件的性能對激光器的輸齣質量至關重要，我們將討論中紅外窗口材料、反射鏡、透鏡等關鍵元件的選擇、設計與製造，以及抗損傷塗層技術。此外，波長調諧、脈衝激光技術、光束質量控製以及功率穩定性等也是提升激光器應用價值的重要方麵，我們將對此進行深入探討。 第六章將聚焦於中紅外激光器在各個領域的廣泛應用。在光譜探測與痕量分析方麵，中紅外激光器能夠實現對微量氣體、汙染物以及生物標誌物的靈敏檢測，例如利用激光誘導擊穿光譜（LIBS）和腔衰減全反射（CRDS）等技術。在生物醫學領域，中紅外激光器為組織成像、診斷、手術治療以及藥物輸送等提供瞭新的手段。在環境監測與安全領域，它們能夠用於大氣汙染物監測、遙感探測以及物質成分的無損分析。在國防軍事領域，中紅外激光器在目標識彆、僞裝探測和激光對抗方麵發揮著關鍵作用。此外，在中紅外激光器在工業製造和材料加工方麵也展現齣巨大的潛力。 第七章將展望中紅外激光器的未來發展趨勢與挑戰。隨著科學技術的不斷進步，新型增益介質和發光機製的探索將不斷湧現，為實現更高性能、更寬波段的激光器提供可能。小型化、集成化和芯片化技術將是未來發展的重要方嚮，有望使中紅外激光器更加便攜和易於部署。同時，突破高功率輸齣和高效率瓶頸，以及實現更精細的波長控製，將是持續的研究重點。最後，我們還將探討中紅外激光器與人工智能、大數據等前沿技術的交叉融閤，孕育齣更多創新的應用模式。 本書的寫作力求嚴謹、詳實，力求將最新的研究成果和技術進展呈現給讀者。我們希望本書不僅是一部技術手冊，更能激發讀者對中紅外激光器這一迷人領域的深入思考和探索。

評分☆☆☆☆☆

這本書在圖錶的使用上，可以說是做到瞭極緻的平衡。它沒有像一些教材那樣，僅僅羅列大量密密麻麻的文字，也沒有陷入“圖勝於文”的誤區。所有的插圖、示意圖和實驗數據圖錶，都經過精心設計，它們不僅僅是文字內容的簡單可視化，更是對抽象概念進行具象化錶達的有效工具。比如，在解釋某個光學路徑的幾何關係時，那張三維透視圖清晰到仿佛你可以用手指去觸摸那些光綫路徑。數據圖錶的坐標軸標注清晰，單位明確，甚至連誤差棒的含義都在圖注中標注得清清楚楚，體現齣極高的專業素養。正是這些高質量的視覺輔助材料，使得那些原本需要反復推敲纔能理解的復雜物理過程，變得直觀易懂，極大地降低瞭理解難度。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格，初讀時會讓人感覺有些許的晦澀，因為它毫不留情地直接切入瞭核心概念，仿佛你已經具備瞭紮實的預備知識。作者的敘述方式更像是一位經驗老到的導師，直接拋齣復雜的公式和嚴謹的定義，很少使用過多修飾性的語句來“引導”讀者，這對於習慣瞭通俗化科普的讀者來說，可能需要一個適應期。然而，一旦你適應瞭這種高密度的信息輸入模式，就會發現其邏輯鏈條的精密和嚴密，每句話都承載著不可替代的信息量，沒有一句廢話。這種直擊本質的寫作手法，雖然提高瞭閱讀門檻，卻極大地提升瞭學習效率，非常適閤那些希望快速掌握領域前沿理論的專業人士，它就像一把手術刀，精準地剖開瞭復雜的理論結構，讓讀者得以一窺其內部精髓。

評分☆☆☆☆☆

這本書帶給我的最大感受是其曆史厚重感和前瞻性的結閤。它在係統介紹當前主流技術的同時，還穿插瞭對該領域發展曆程的迴顧，讓你能清晰地看到技術是如何一步步演進至今的，哪些是奠基性的工作，哪些是近期的突破。閱讀過程中，我能感受到作者對領域內前輩的尊重和知識傳承的責任感，很多關鍵理論的提齣者和關鍵實驗的突破點都被清晰地標注齣來。然而，這種對曆史的尊重並未束縛住其前瞻的目光，書中最後幾章對未來發展趨勢的預測和潛在技術瓶頸的探討，顯示齣作者站在行業製高點上的深刻洞察力。讀完後，我不僅掌握瞭現有的知識體係，更對未來幾年的技術走嚮有瞭一個比較成熟的判斷，這對於指導我後續的研究方嚮至關重要。

評分☆☆☆☆☆

從內容結構上看，這本書的編排順序簡直是教科書級彆的範本。它采用瞭經典的“從宏觀到微觀，再從理論到應用”的漸進式布局。開篇部分對整個技術體係進行瞭高屋建瓴的概述，勾勒齣清晰的知識地圖，讓你在深入細節之前，對全局有一個明確的把握。接著，作者細緻地拆解瞭每一個關鍵模塊，從最基礎的原理闡述，到參數的敏感性分析，再到實際操作中的常見陷阱和解決方案，都進行瞭詳盡的論述。特彆是它在討論復雜算法時，引入瞭大量的對比案例，這種“此法優於彼法”的比較分析，極大地增強瞭論述的說服力，讓讀者不僅知其然，更能知其所以然，體現瞭作者深厚的學術功底和豐富的實踐經驗，讓人覺得手裏的這本書物超所值。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計真是一絕，厚實的書脊，沉甸甸的壓手感，光是看著就覺得內容紮實。封麵設計上，那種深沉的墨綠色調與燙金的字體搭配，散發著一種低調而專業的古典美，讓人忍不住想翻開探究裏麵究竟蘊含瞭怎樣的硬核知識。我尤其喜歡扉頁上的那句引言，雖然內容是關於某個特定技術領域的，但那種對科學探索的敬畏感卻能感染到任何一個讀者。拿在手上，就仿佛握住瞭某個時代的學術脈絡，它不僅僅是一本書，更像是一個知識寶庫的鑰匙。內頁的紙張觸感也非常舒適，即便是長時間閱讀，眼睛也不會感到疲勞，這對於需要深入研讀的專業書籍來說，簡直是太貼心瞭。裝幀的細節處理得非常到位，側邊切口平整光滑，體現瞭齣版方在製作上的匠心，這讓我在眾多工具書中，對它青睞有加，覺得它在收藏價值上也是相當可觀的。