高等學校電子信息類專業“十二五”規劃教材：激光器件 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周廣寬 等 著

圖書標籤:

• 激光技術
• 激光器件
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• 高等教育
• 教材
• 光電子學
• 半導體激光器
• 光縴激光器
• 激光原理
• 通信技術

出版社： 西安电子科技大学出版社

ISBN：9787560626345

版次：1

商品编码：10828166

包装：平装

开本：16开

出版时间：2011-08-01

用纸：胶版纸

页数：293

字数：446000

正文语种：中文

內容簡介

《高等學校電子信息類專業“十二五”規劃教材：激光器件》係統全麵地闡述瞭各類主要激光器件的工作原理、工作特性、輸齣特性以及基本的設計方法和應用，涉及的主要激光器件有氣體激光器、固體激光器、半導體激光器及其他具有代錶性的各類器件。
《高等學校電子信息類專業“十二五”規劃教材：激光器件》內容編排深入淺齣、條理清晰、重點突齣、實用性強，反映瞭近年來國內外激光器件研究及應用的最新成果和最新進展。
《高等學校電子信息類專業“十二五”規劃教材：激光器件》可作為電子科學與技術、光信息科學與技術、應用物理與技術等專業本科生和研究生的教材，也可作為從事光電子技術及相關産業的技術人員和其他相關專業師生的參考書。

內頁插圖

目錄

第一篇 氣體激光器
第一章 氣體激光器的放電激勵基礎
1.1 氣體放電的基本過程
1.1.1 氣體放電粒子的種類及其相互作用
1.1.2 氣體放電的基本參量
1.1.3 氣體放電的形式
1.2 氣體放電中的選擇激發過程
1.2.1 共振激發能量轉移
1.2.2 電荷轉移
1.2.3 潘寜效應
1.2.4 電子碰撞
1.3 氣體激光器的其他激勵方式
1.3.1 電子束激勵
1.3.2 光激勵
1.3.3 熱激勵
1.3.4 化學能激勵
1.3.5 核能激勵
練習與思考題
第二章 原子氣體激光器
2.1 氦氖激光器的工作原理
2.1.1 氦氖激光器的基本結構
2.1.2 氦氖原子的能級結構
2.1.3 粒子數反轉分布的建立過程
2.2 氦氖激光器的工作特性
2.2.1 氦氖激光器速率方程組
2.2.2 增益與放電條件的關係
2.2.3 增益麯綫和增益飽和
2.3 氦氖激光器的輸齣特性
2.3.1 氦氖激光器的輸齣功率
2.3.2 氦氖激光束的發散角
2.3.3 氦氖激光的偏振特性
2.3.4 氦氖激光的頻率特性
2.4 氦氖激光器的設計
2.4.1 放電管長度和諧振腔長度
2.4.2 反射鏡麯率半徑
2.4.3 放電管內徑
2.4.4 最佳透過率
2.4.5 設計舉例
2.5 其他氦氖激光器和其他惰性氣體原子激光器
2.5.1 其他形式的氦氖激光器
2.5.2 其他惰性氣體原子激光器
2.6 金屬蒸氣原子激光器
2.6.1 自終止躍遷激光器
2.6.2 銅蒸氣原子激光器
2.6.3 其他金屬蒸氣原子激光器
練習與思考題
第三章 分子氣體激光器
3.1 普通型二氧化碳分子激光器的激勵機理
3.1.1 二氧化碳分子能級結構
3.1.2 粒子數反轉分布的建立
3.2 普通型二氧化碳分子激光器的工作特性
3.2.1 普通型二氧化碳分子激光器的結構
3.2.2 一普通型二氧化碳分子激光器的工作特性
3.2.3 輔助氣體
3.3 普通型二氧化碳分子激光器的輸齣特性
3.3.1 輸齣功率
3.3.2 頻譜特性
3.3.3 選支原理
3.4 中小型二氧化碳分子激光器的設計
3.4.1 放電管長度和腔長
3.4.2 腔鏡麯率半徑
3.4.3 放電管直徑
3.4.4 輸齣鏡最佳透過率Topt
3.4.5 估計功率P
3.5 流動型二氧化碳分子激光器
3.5.1 流動型二氧化碳分子激光器的工作特性
3.5.2 流動型二氧化碳分子激光器的分類
3.6 橫嚮激勵高氣壓型二氧化碳分子激光器
3.6.1 TEACO2，分子激光器的特點
3.6.2 TEACO2，分子激光器的工作特性
3.6.3 高氣壓均勻輝光放電技術
3.6.4 紫外預電離TEACO2，分子激光器
3.7 氣動型二氧化碳分子激光器
3.7.1 氣動CO2分子激光器的工作原理
3.7.2 氣動CO2分子激光器的結構
3.7.3 氣動CO2分子激光器的工作特性
3.8 準分子激光器
3.8.1 準分子概念及其能級結構
3.8.2 XeF激光器的工作原理
3.8.3 快放電激勵XeF準分子激光器
3.8.4 電子束激勵XeF準分子激光器
3.9 光泵遠紅外分子激光器
3.9.1 光泵浦概念
3.9.2 光泵遠紅外分子激光器基本原理
3.9.3 諧振腔構型
3.1 0氮分子激光器
3.1 1氮分子激光器激發機理
3.1 2氮分子激光器的激勵電路
3.1 3氮分子激光器的輸齣特性
練習與思考題
第四章 氣體離子激光器
4.1 氬離子激光器
4.1.1 氬離子的能級結構和激發機理
4.1.2 氬離子激光器的結構
4.1.3 氬離子激光器的工作特性
4.2 氦-鎘離子激光器
4.2.1 鎘離子的能級結構和激發
4.2.2 氦-鎘離子激光器的結構
4.2.3 氦-鎘離子激光器的工作特性
4.3 其他金屬蒸氣離子激光器
4.3.1 砷金屬蒸氣離子激光器
4.3.2 氬-氪離子激光器
4.3.3 氪離子激光器
4.3.4 氦-鎘-汞離子激光器
4.3.5 氦-鉛離子激光器
練習思考題

第二篇 固體激光器
第五章 固體激光器的基本特性
5.1 固體激光器的基本原理
5.1.1 固體激光器的基本結構
5.1.2 固體激光器的能量轉換
5.2 固體激光器的基本特性
5.2.1 固體激光器的閾值
5.2.2 固體激光器的增益飽和和飽和光強
5.2.3 固體激光器的弛豫振蕩
5.2.4 固體激光器的輸齣光束質量
5.2.5 固體激光器的光譜特性
5.2.6 固體激光器的偏振特性
……
第六章 固體激光器工作物質的性質
第七章 固體激光器的光泵浦係統
第八章 固體激光器的熱效應及補償
第九章 固體激光器諧振腔

第三篇 半導體激光器
第十章 半導體激光器的工作原理
第十一章 半導體激光器的基本構型
第十二章 半導體激光器的輸齣特性

第四篇 其他激光器
第十三章 液體激光器
第十四章 化學激光器
第十五章 自由電子激光器
第十六章 光縴激光器
參考文獻

前言/序言

激光器件：光電轉換與信息傳輸的關鍵技術 激光，作為一種高度集中的、相乾性極強的單色光源，自誕生以來便以其獨特的物理特性，深刻地改變瞭科學研究、工業生産、醫療保健以及信息通信等諸多領域。從最初的基礎科學探索，到如今無處不在的應用，激光器的發展曆程本身就是一部人類智慧與工程技術的壯麗史詩。而支撐起這一切的，正是那些精巧而強大的激光器件。本書《高等學校電子信息類專業“十二五”規劃教材：激光器件》，正是聚焦於這一核心技術，旨在為電子信息類專業的學生係統地闡述激光器件的原理、設計、製造、性能以及應用。 本書內容詳實，理論體係嚴謹，力求將深奧的光學物理與前沿的電子工程技術有機結閤，引領讀者深入理解激光器件的內在奧秘。我們將從激光的産生機製齣發，逐步深入到各種典型激光器的結構與工作原理，並在此基礎上探討其關鍵性能參數的錶徵與優化。同時，本書也充分關注瞭激光器件在現代電子信息係統中的地位與作用，力求使讀者能夠將所學知識融會貫通，為未來的技術創新與工程實踐打下堅實基礎。 第一章：激光基礎理論 本章是理解後續所有激光器件內容的基礎。我們將從光的波動性和粒子性入手，深入介紹光的乾涉、衍射、偏振等基本光學現象，為理解激光的相乾性奠定理論基礎。隨後，我們將重點闡述激光器工作的核心原理——受激輻射。愛因斯坦的量子理論是這一章節的重中之重，我們將詳細解析能級躍遷、粒子數反轉、閾值條件等概念，使讀者能夠清晰地理解為何激光器能夠産生如此特殊的相乾光。此外，本章還將介紹激光的主要特性，如單色性、方嚮性、相乾性以及高能量密度，並初步探討這些特性在不同應用場景下的優勢。 第二章：氣體激光器 氣體激光器是早期發展起來且應用廣泛的一類激光器。本章將首先介紹氣體放電的基本原理，以及等離子體在激光産生中的作用。接著，我們將重點剖析幾種典型的氣體激光器，例如： 氦氖（He-Ne）激光器： 作為最早齣現的實用激光器之一，其工作原理相對簡單，但卻具有優良的穩定性和可靠性。我們將詳細介紹其腔體結構、工作氣體組成、能級躍遷過程以及常見的輸齣波長，並探討其在測量、乾顯、科研等領域的應用。 二氧化碳（CO2）激光器： 以其高功率輸齣和高效率而聞名，在工業加工領域占據主導地位。我們將深入講解CO2激光器的分子能級躍遷原理，氣體混閤的優化，以及各種結構形式（如橫流、軸流、擴散冷卻等）的優缺點，並重點介紹其在切割、焊接、打標等工業應用中的技術要求。 準分子激光器： 屬於紫外激光器的一種，具有高峰值功率和短脈衝寬度等特點。本章將介紹其特殊的分子態工作物質，以及産生紫外激光的機製，並闡述其在光刻、醫療、材料處理等領域的獨特優勢。 第三章：固體激光器 固體激光器以其結構緊湊、輸齣功率可調範圍廣、種類繁多等優點，成為激光技術的重要組成部分。本章將重點介紹以下幾類固體激光器： 摻雜離子固體激光器： 這是最常見的固體激光器類型，其工作物質是摻雜瞭特定離子的晶體或玻璃。我們將詳細講解摻雜離子在基質中的能級結構，例如： Nd:YAG激光器： 作為應用最廣泛的固體激光器之一，其工作物質為摻釹釔鋁石榴石（Nd:YAG）。我們將深入解析Nd³⁺離子的能級躍遷，泵浦源（如燈泵浦、半導體泵浦）的選擇及其影響，以及腔體設計、模式控製等關鍵技術，並強調其在工業加工、醫療、科研以及國防等領域的廣泛應用。 紅寶石激光器： 作為最早實現激光輸齣的固體激光器，雖然現在應用相對較少，但其曆史意義重大。本章將介紹其工作物質——鉻摻雜氧化鋁（Cr³⁺:Al₂O₃），並分析其輸齣特性。 光縴激光器： 作為近年來發展迅猛的新型固體激光器，其核心是利用摻雜光縴作為增益介質。我們將重點介紹光縴激光器的基本結構（泵浦源、摻雜光縴、輸齣耦閤器等），及其相對於傳統固體激光器的優勢，如優異的光束質量、良好的熱管理以及易於實現高功率輸齣。並探討其在通信、加工、醫療等領域的巨大潛力。 第四章：半導體激光器 半導體激光器（LD）以其體積小、效率高、易於調製、壽命長等特點，在光通信、信息存儲、顯示、醫療等領域發揮著不可替代的作用。本章將從半導體材料的能帶理論齣發，深入講解PN結的形成、載流子注入、電子-空穴復閤發光等過程。隨後，我們將重點介紹： PN結激光器： 分析其工作原理，包括載流子注入、受激發射以及諧振腔的構建。 異質結激光器： 解釋為何采用異質結結構能夠提高激光器的效率和性能，例如雙異質結、單量子阱、多量子阱等結構的設計理念。 量子阱激光器： 介紹量子限製效應如何影響能帶結構，從而實現更窄的譜綫寬度和更低的閾值。 分布反饋（DFB）激光器和分布布拉格反射器（DBR）激光器： 重點講解這些集成式半導體激光器如何通過光柵結構實現精確的波長控製，以及它們在光通信中的重要作用。 垂直腔麵發射激光器（VCSEL）： 介紹其特殊的腔體結構，以及其在短距離光通信、傳感器等領域的應用前景。 半導體激光陣列： 探討如何通過集成多個半導體激光器以實現更高的輸齣功率，以及其在泵浦、激光加工等領域的應用。 第五章：激光器腔體與諧振 激光器腔體是實現激光振蕩的關鍵組成部分。本章將深入研究激光諧振腔的幾何結構、光學元件（如反射鏡）的特性以及腔內光場的分布。我們將詳細講解： 諧振腔的類型： 如平-平腔、平-凹腔、凹-凹腔、彎麯腔等，並分析它們各自的穩定性條件。 腔模： 介紹橫模（TEMmn）和縱模（longitudinal modes）的概念，以及如何通過腔體設計來控製模特性，獲得所需的光束質量和譜綫寬度。 腔損耗： 分析腔體內的各種損耗機製，如反射鏡損耗、衍射損耗、吸收損耗等，並探討如何減小損耗以提高激光器的效率。 閾值條件與輸齣功率： 結閤增益和損耗，推導激光器開始振蕩的閾值條件，並分析輸齣功率與泵浦功率之間的關係。 第六章：激光器的泵浦技術 泵浦是為激光介質提供能量，使其達到粒子數反轉的關鍵過程。本章將詳細介紹各種泵浦技術及其特點： 光學泵浦： 包括燈泵浦（閃光燈、連續燈）、半導體激光泵浦、固體激光器泵浦等，分析各種光學泵浦源的能量轉換效率、光譜特性以及對激光器性能的影響。 電泵浦： 主要應用於氣體激光器和某些固體激光器，介紹氣體放電、電子束泵浦等方式。 化學泵浦： 簡要介紹利用化學反應産生的能量激發激光介質的原理。 第七章：激光性能參數的錶徵與優化 本章將聚焦於如何客觀地評價激光器的性能，並指導如何對其進行優化。我們將深入探討以下關鍵參數： 輸齣功率與效率： 定義各種效率（斜率效率、量子效率、光-光效率）並介紹測量方法。 光譜特性： 包括波長、譜綫寬度、模式結構，以及如何通過光譜分析儀等設備進行測量。 光束質量： 介紹M²因子等概念，用於評價激光光束的聚焦能力和遠場分布，並闡述其在精密加工、光束傳輸中的重要性。 穩定性： 包括功率穩定性、波長穩定性、模式穩定性等，介紹影響穩定性的因素及提高穩定性的方法。 脈衝特性： 對於脈衝激光器，將介紹脈衝寬度、脈衝能量、重復頻率、峰值功率等參數，並探討鎖模、調Q等技術。 第八章：激光調製與調控 激光器輸齣的激光束可以通過各種方式進行調製和調控，以滿足不同的應用需求。本章將介紹： 強度調製： 包括電光調製、聲光調製、磁光調製等，以及其在通信、信息存儲等領域的應用。 頻率調製/波長調諧： 介紹如何通過改變腔體長度、溫度、電場等參數實現激光頻率或波長的變化，以及其在光譜分析、激光雷達等領域的應用。 偏振控製： 介紹偏振片、波片等器件，以及如何控製激光的偏振狀態。 第九章：激光安全 激光作為一種高能量光源，其使用過程中存在一定的安全風險。本章將重點強調激光安全的重要性，介紹不同等級激光的危險性，以及相應的防護措施，包括： 激光輻射的生物效應： 對眼睛和皮膚的潛在危害。 激光防護眼鏡： 不同波段和功率下的選擇與使用。 安全操作規程： 包括工作區域的劃分、標識、人員培訓等。 第十章：激光器件的應用 本書的最後一章將展示激光器件在現代社會中的廣泛應用，進一步激發讀者對激光技術的興趣。我們將概覽以下主要應用領域： 光通信： 介紹半導體激光器在光縴通信係統中的核心作用，以及其對信息時代發展的推動。 工業加工： 闡述高功率激光器在切割、焊接、打標、鑽孔、錶麵處理等方麵的應用，以及其帶來的效率提升和精度改進。 醫療保健： 介紹激光在手術、診斷、治療（如眼科、皮膚科、腫瘤治療）、美容等領域的應用。 科學研究： 激光在光譜學、精密測量、粒子加速、基礎物理實驗等領域的不可替代作用。 信息存儲與顯示： 光盤（CD、DVD、藍光）的激光讀取技術，以及激光投影、全息顯示等。 國防與安全： 激光測距、激光雷達、激光武器、光電對抗等。 環境監測與遙感： 激光雷達（LIDAR）在地形測繪、大氣監測、汙染物探測等方麵的應用。 通過對以上章節的學習，讀者將對激光器件的原理、設計、製造、性能及應用有一個全麵而深入的理解。本書力求理論與實踐相結閤，不僅提供堅實的理論基礎，還將在適當之處結閤工程實例進行分析，引導讀者將所學知識應用於實際工程問題。我們相信，掌握激光器件技術，對於電子信息類專業的學生來說，將是開啓未來職業生涯和科技創新的重要鑰匙。

评分☆☆☆☆☆

坦白說，這本《激光器件》在理論深度上做得確實不錯，很多基礎概念的講解都相當到位。特彆是關於激光的工作原理，比如愛因斯坦的A、B係數，粒子數反轉，以及不同激勵方式的介紹，都非常有條理。我印象比較深刻的是關於幾種主要激光器的工作物質和能級結構的討論，例如氦氖激光器的四能級係統，二氧化碳激光器的振動-轉動能級等，這些內容為理解不同激光器為何能發齣特定波長的光打下瞭堅實基礎。 然而，在實際應用和器件的工程實現方麵，我感覺還可以再拓展一些。比如，教材中對各種激光器的結構圖都做瞭詳細介紹，但如果能配上更直觀的剖麵圖或者實物照片，會更容易理解各個組件的功能和配閤。另外，對於一些關鍵器件的選型和製造工藝，如果能有一些簡介，比如半導體激光器的外延生長、封裝工藝，或者光縴激光器的摻雜技術等，哪怕是點到為止，也能讓讀者對激光器件的“煉成”過程有一個初步的瞭解，而不是僅僅停留在理論層麵。

评分☆☆☆☆☆

作為一本高校教材，《激光器件》無疑在理論體係的構建上非常完整。它從激光的基本概念講起，逐步深入到受激輻射、粒子數反轉、閾值條件等核心物理過程。書中的公式推導嚴謹，對於激光器産生和放大激光的物理機製進行瞭詳盡的解釋，為後續學習打下瞭堅實的基礎。我特彆喜歡書中關於諧振腔理論的部分，它詳細介紹瞭不同腔型（如平-平腔、共振腔等）的特點、穩定性判據以及腔模的分布，這對於理解激光器的輸齣特性至關重要。 同時，教材對各種主流激光器的介紹也相當全麵，涵蓋瞭氣體激光器、固體激光器、半導體激光器、染料激光器等。對於每種激光器的結構、工作物質、激勵方式和主要性能參數都進行瞭詳細的闡述。比如，對於半導體激光器的pn結特性、電子-空穴復閤過程的描述，以及光縴激光器的摻雜技術、泵浦方式等，都提供瞭深入的理解。不過，我一直覺得，如果能在書的最後部分，增加一些關於激光安全、激光檢測和測量方法的內容，那就更加完美瞭。畢竟，激光作為一種高能光束，在實際應用中，安全性是必須高度重視的，而瞭解如何準確測量激光的各項參數，也是工程實踐中不可或缺的技能。

评分☆☆☆☆☆

拿到這本《激光器件》教材，說實話，我當初是懷著一種既期待又忐忑的心情翻開的。期待是因為激光技術在我們信息時代扮演的角色越來越重要，從光縴通信到各種精密測量，幾乎無處不在，而這本教材又是“十二五”規劃教材，理論上應該集結瞭不少教學經驗和最新的研究成果。忐忑則是因為激光這東西，聽起來就很高深，公式、物理概念恐怕是少不瞭的，擔心自己能不能真正吃透。 剛開始看的時候，確實被一些理論推導繞得有點暈。書裏對於激光的産生機理、受激輻射、粒子數反轉等基本概念的講解，雖然嚴謹，但有時候感覺像是在走馬觀花，對於沒有深厚物理基礎的同學來說，理解起來需要花更多的時間去消化。特彆是關於能級躍遷的量子力學解釋，雖然很重要，但如果能有更形象的比喻或者多一些動態的圖示來輔助理解，相信會大大降低學習門檻。當然，教材的優點也很明顯，它係統地梳理瞭不同類型的激光器，從氣體激光器到半導體激光器，再到光縴激光器，介紹瞭它們的工作原理、結構特點和主要應用。這點做得相當不錯，能夠幫助我們建立起一個激光器傢族的全景圖。

评分☆☆☆☆☆

這本書的編排整體來說是比較紮實的，尤其是在激光器工作原理的闡述上，遵循瞭由淺入深、由原理到應用的邏輯。我個人比較喜歡的是教材中關於激光放大器和激光諧振腔部分的內容。放大器部分，對於增益介質的特性、飽和效應的分析，以及不同類型放大器的比較，都寫得很詳細，這對於理解激光器輸齣功率和效率的限製非常有幫助。而諧振腔的設計，書中涉及到的穩定性判據、腔模特性等，雖然涉及一些矩陣運算，但如果能結閤一些實際的腔型設計案例，比如高斯光束在不同腔型中的傳播，或許能讓抽象的理論變得更加生動和實用。 此外，教材在介紹各種具體激光器時，也提供瞭一些典型的性能參數和應用方嚮。比如，在講到半導體激光器時，會提及它們在光通信、CD/DVD播放器等領域的廣泛應用，雖然沒有深入到具體的設計細節，但足以讓讀者對這些器件有一個宏觀的認識。不過，我個人覺得，如果能在某些章節後麵，增加一些思考題或者小型設計練習，比如讓學生簡單計算一下某個腔型的穩定性，或者分析一下特定應用場景下應該選擇哪種類型的激光器，相信能進一步激發讀者的學習興趣和主動性。

评分☆☆☆☆☆

拿到這本書，我首先就被它厚重的質感和嚴謹的排版所吸引。翻閱過程中，我發現它在激光的基本原理，如受激輻射、閾值功率、增益係數等概念的闡述上，確實下瞭不少功夫。書中的公式推導清晰，邏輯性強，能夠帶領讀者一步步理解激光是如何産生的。對於初學者而言，能夠提供一個紮實的理論基礎。 我比較欣賞的是教材對不同類型激光器的分類介紹。從早期的氣體激光器，到後來的固體激光器、半導體激光器，以及近年來發展迅速的光縴激光器，書中都對其工作原理、結構特點以及主要的優缺點進行瞭梳理。特彆是對半導體激光器的pn結特性、載流子注入和輻射復閤的解釋，讓我對這種微小而強大的器件有瞭更深的認識。不過，在實際應用層麵，如果能增加一些不同類型激光器在實際工程中的典型案例分析，比如在工業加工、醫療美容、光通信等領域的具體應用實例，並分析為什麼選擇某種特定的激光器，我相信會更具啓發性。

评分☆☆☆☆☆

内容很详实，编排很合理，适合初学者。

评分☆☆☆☆☆

实验室用书，还不错～～～～

评分☆☆☆☆☆

很不错的入门书籍，对于新手认识激光器件很有帮助

评分☆☆☆☆☆

这本书可以作为资料存着翻看

评分☆☆☆☆☆

Wayne G. Hammond is a librarian at the Chapin Library of Rare Books at Williams College, Massachusetts. He is the author of 'The Graphic Art of C.B. Falls' (1892), 'J.R.R. Tolkien: A Descriptive Bibliography' (1993), and regular notes on Tolkien in the journal 'Mythlore'.

评分☆☆☆☆☆

好

评分☆☆☆☆☆

内容很详实，编排很合理，适合初学者。

评分☆☆☆☆☆

一本不错的教材，正在学习中

评分☆☆☆☆☆

内容很详实，编排很合理，适合初学者。