1)著重基本物理過(guò)程和主要理論分析方法的論述,利于學(xué)生打好基礎(chǔ);(2)破除激光原理和激光器件、激光技術(shù)相割裂的舊體系,創(chuàng)建三者相結(jié)合,理論聯(lián)系實(shí)際的新體系;(3)全書(shū)圍繞電磁場(chǎng)和激光工作物質(zhì)相互作用及光諧振腔兩條主線,使其在激光振蕩和放大特性中匯合,脈絡(luò)清晰,內(nèi)容循序漸進(jìn),便于自學(xué)。注意說(shuō)明各種概念和方法中的聯(lián)系與區(qū)別, 力求揭示各種現(xiàn)象及處理方法的本質(zhì);(4)每次修訂時(shí)刪去陳舊的內(nèi)容,緊跟光電子技術(shù)的發(fā)展,適時(shí)引入新內(nèi)容,如半導(dǎo)體激光器和放大器、半導(dǎo)體激光器的波導(dǎo)諧振腔、光纖放大器和激光器、半導(dǎo)體激光器泵浦的固體激光器、注入鎖定、光束衍射倍率因子等。其中有些內(nèi)容在國(guó)內(nèi)外同類書(shū)籍中尚無(wú)反映;(5)附有收集及自編的大量習(xí)題;(6)2007年出版了配套教材"激光原理學(xué)習(xí)指導(dǎo)",受到各校師生的歡迎。
目錄
緒
在激光技術(shù)發(fā)展歷史上最早提出的是平行平面腔,它由兩塊平行平面反射鏡組成。這種裝置在光學(xué)上稱為法布里一珀羅干涉儀,簡(jiǎn)記為F—P腔。隨著激光技術(shù)的發(fā)展。以后又廣泛采用由兩塊具有公共軸線的球面鏡構(gòu)成的諧振腔,稱為共軸球面腔;其中一個(gè)反射鏡為(或兩個(gè)都為)平面的腔是這類腔的特例。從理論上分析這類腔時(shí),通常認(rèn)為其側(cè)面沒(méi)有光學(xué)邊界(這是一種理想化的處理方法),因此將這類諧振腔稱為開(kāi)放式光學(xué)諧振腔,或簡(jiǎn)稱開(kāi)腔。根據(jù)腔內(nèi)傍軸光線幾何偏折損耗的高低,開(kāi)腔又可分為穩(wěn)定腔、非穩(wěn)腔和臨界腔。氣體激光器是采用開(kāi)腔的典型例子。
由兩個(gè)以上的反射鏡可構(gòu)成折疊腔或環(huán)形腔。在由兩個(gè)或多個(gè)反射鏡構(gòu)成的開(kāi)腔內(nèi)插入透鏡等光學(xué)元件將構(gòu)成復(fù)合腔。在兩鏡腔或折疊腔中,往返傳播的兩束光有固有的相位關(guān)系,遂因十涉而形成駐波,因而稱作駐波腔。在環(huán)形腔中,順時(shí)針與反時(shí)針傳輸?shù)墓庖蚧ハ嗒?dú)立而不能形成駐波,當(dāng)插入光隔離器時(shí)只存在單方向傳輸?shù)墓?,所以稱作行波腔。
另一類光諧振腔為波導(dǎo)諧振腔。半導(dǎo)體激光器采用介質(zhì)波導(dǎo)腔,其光傳輸區(qū)(有源區(qū))的橫向尺寸與波長(zhǎng)可比擬,由于有源區(qū)的折射率高于包圍區(qū),有源區(qū)內(nèi)的近軸光線將在側(cè)壁發(fā)生全內(nèi)反射,并由波導(dǎo)端面的解理面形成端面反饋,或由生成的光柵形成分布反饋。光纖激光器的光諧振腔也屬介質(zhì)波導(dǎo)腔,尺寸與波長(zhǎng)可比擬的纖芯折射率高于包層。氣體波導(dǎo)激光器則采用空心介質(zhì)波導(dǎo)腔,其典型結(jié)構(gòu)是在一段空心介質(zhì)波導(dǎo)管兩端適當(dāng)位置處放置兩塊適當(dāng)曲率的反射鏡片。這樣,在空心介質(zhì)波導(dǎo)管內(nèi),場(chǎng)服從波導(dǎo)管中的傳輸規(guī)律;而在波導(dǎo)管與腔鏡之間的空間中,場(chǎng)按與開(kāi)腔中類似的規(guī)律傳播。在波導(dǎo)諧振腔中,不能忽略側(cè)面邊界的影響。
本章只討論由兩個(gè)球面鏡構(gòu)成的開(kāi)放式光學(xué)諧振腔,因?yàn)檫@類腔是最簡(jiǎn)單和最常用的。折疊腔、環(huán)形腔、復(fù)合腔等比較復(fù)雜的開(kāi)腔往往可以利用本章的某些結(jié)果或方法來(lái)處理。在第八章中將對(duì)半導(dǎo)體激光器的介質(zhì)波導(dǎo)腔予以討論。
二、模的概念——腔與模的一般聯(lián)系
無(wú)論是閉腔或是開(kāi)腔,都將對(duì)腔內(nèi)的電磁場(chǎng)施以一定的約束。一切被約束在空間有限范圍內(nèi)的電磁場(chǎng)都只能存在于一系列分立的本征狀態(tài)之中,場(chǎng)的每一個(gè)本征態(tài)將具有一定的振蕩頻率和一定的空間分布。通常將光學(xué)諧振腔內(nèi)可能存在的電磁場(chǎng)的本征態(tài)稱為腔的模式。從光子的觀點(diǎn)來(lái)看,激光模式也就是腔內(nèi)可能區(qū)分的光子的狀態(tài)。
腔內(nèi)電磁場(chǎng)的本征態(tài)應(yīng)由麥克斯韋方程組及腔的邊界條件決定。由于不同類型和結(jié)構(gòu)的諧振腔的邊界條件各不相同,因此諧振腔的模式也各不相同。對(duì)波導(dǎo)腔,一般可以通過(guò)直接求解微分形式的麥克斯韋方程組來(lái)決定其模式;而尋求開(kāi)腔模式的問(wèn)題則通常從波動(dòng)光學(xué)的衍射理論出發(fā),歸結(jié)為求解一定類型的積分方程。但不管是閉腔還是開(kāi)腔。一旦給定了腔的具體結(jié)構(gòu),則其振蕩模式的特征也就隨之確定下來(lái),這就是腔與模的一般聯(lián)系。因此,光學(xué)諧振腔理論也就是激光模式理論。其目的是揭示激光模式的基本特征及其與腔的結(jié)構(gòu)之間的依賴關(guān)系。所謂模的基本特征,指的是:每一個(gè)模的電磁場(chǎng)分布、諧振頻率、在腔內(nèi)往返一次經(jīng)受的相對(duì)功率損耗、與對(duì)應(yīng)的激光束的發(fā)散角。只要知道了腔的參數(shù),就可以地確定模的上述特征。
……
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以前上課的時(shí)候用的是盜版的,不過(guò)作為激光的基礎(chǔ)書(shū),覺(jué)得還是需要買本正版的好參考~