超短激光脈衝産生與放大 [Generation and Amplification of Ultra-Short Laser Pulse] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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令維軍 著

圖書標籤:

• 超短激光脈衝
• 飛秒激光
• 激光放大
• 非綫性光學
• 激光物理
• 光學工程
• 超快光學
• 啁啾脈衝放大
• 飛秒激光器
• 激光技術

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118086812

版次：1

商品編碼：11249704

包裝：平裝

外文名稱：Generation and Amplification of Ultra-Short Laser Pulse

開本：16開

齣版時間：2013-03-01

用紙：膠版紙

頁數：104

字數：154000

正文

內容簡介

　　《超短激光脈衝産生與放大》主要從實驗和理論兩個方麵研究瞭超短脈衝的産生和放大。全書共分為6章，內容包括：超短脈衝産生和放大的發展曆史及研究現狀；超短飛秒脈衝的産生技術和理論；皮秒脈衝的産生和放大技術及理論；啁啾脈衝放大的理論和實驗研究；寬帶飛秒脈衝非綫性頻率變換技術及理論和颱麵摻鈦藍寶石激光放大係統的設計。全書總結瞭最近幾年該領域最新的實驗研究成果，提供瞭大量的資料、圖錶和數據。
　　《超短激光脈衝産生與放大》可供高等學校激光及相關專業的師生以及從事超快激光技術的科研人員和工程技術人員參考使用。

內頁插圖

目錄

第1章 緒論
1.1 引言
1.2 超短脈衝激光研究的發展
1.3 太瓦級放大係統概述
1.4 颱式啁啾脈衝放大係統的基本結構
1.5 百太瓦級脈衝放大過程中要考慮的問題
參考文獻

第2章 飛秒激光脈衝産生的理論與實驗
2.1 剋爾效應及剋爾透鏡鎖模機理
2.2 KLM摻鈦藍寶石激光器諧振腔設計
2.3 諧振腔色散優化及計算
2.4 低重復頻率飛秒摻鈦藍寶石激光器
2.5 高重復率飛秒摻鈦藍寶石激光器
2.6 低閾值飛秒摻鈦藍寶石激光器
2.7 近紅外超短脈衝激光器研究進展
參考文獻

第3章 皮秒激光脈衝産生、放大及頻率變換
3.1 被動鎖模原理與技術
3.2 自啓動皮秒摻鈦藍寶石激光實驗研究
3.3 皮秒摻鈦藍寶石激光脈衝放大的實驗研究
3.4 皮秒摻鈦藍寶石激光脈衝倍頻及參量放大實驗研究
3.5 高功率全固態Nd:YAC主動聲光鎖模激光器
3.6 全固態Nd:YAG皮秒激光脈衝的再生放大研究
參考文獻

第4章 啁啾脈衝放大的理論和實驗研究
4.1 啁啾脈衝放大的理論
4.2 多通脈衝預放大實驗研究及ASE消除
4.3 雙嚮泵浦的高效率多通主放大器
參考文獻

第5章 寬帶飛秒脈衝非綫性頻率變換
5.1 高功率飛秒脈衝激光倍頻理論
5.2 高功率飛秒脈衝激光倍頻實驗研究
5.3 近紅外波段載波包絡相位穩定的飛秒激光脈衝産生和放大
5.4 基於OPA技術近紅外波段飛秒激光脈衝放大
參考文獻

第6章 20TW摻鈦藍寶石激光放大係統的設計研究
6.1 前言
6.2 整體放大係統光路介紹
6.3 單元係統概述
6.4 光束質量的控製
參考文獻

前言/序言

　　1991年Sibbett等人發明瞭第一颱自鎖模飛秒摻鈦藍寶石激光器以及啁啾脈衝放大技術的問世，真是意義上開創瞭超短超強脈衝的新時代。藉助鎖模技術，特彆是剋爾透鏡自鎖模技術（Kerrlen-Mode-Locked，KLM）使激光的輸齣脈衝寬度接近瞭光學周期；藉助超短啁啾脈衝放大技術（Chirped Pulse Amplification，CPA），使激光的峰值功率達到太瓦（1012W）甚至是拍瓦（1015W）量級，聚焦後的功率密度達到l022W/cm2，這種高強度的聚焦光場與物質相互作用後，可以産生高溫、高壓、高強場、高密度等極端物理條件，為研究光與物質作用提供有力的手段。目前已廣泛應用於強場物理、激光通信、醫學和軍事等重要應用領域。超短脈衝的産生和放大技術及理論成瞭近幾年全固態激光技術研究的熱點內容之一。
　　本書總結瞭近幾年超短脈衝産生和放大以及非綫性頻率變換技術的最新成就，提供瞭大量的資料、圖錶及數據；既有係統的理論分析、數據計算結果，又有具體激光器的設計參數及實驗結果。全書分為6章，具體內容如下：
　　第1章主要從超短脈衝産生和超短脈衝啁啾放大兩個方麵概述瞭其發展曆史及最新研究成果。介紹瞭啁啾脈衝放大的單元技術以及放大過程中考慮的問題。
　　第2章主要論述瞭超短脈衝産生的理論和相關技術。首先從理論上分析瞭剋爾鎖模的物理機理，分析摻鈦藍寶石激光器諧振腔的設計以及色散的優化。重點研究瞭幾類典型的飛秒激光器的設計及實驗。這些激光器包括：高重復頻率飛秒激光器，低重復頻率飛秒激光器，低閾值飛秒激光器以及近紅外波段的飛秒激光器，基本涵蓋瞭近幾年飛秒激光器設計的最新研究成果。
　　第3章主要論述瞭皮秒激光脈衝的産生、放大及非綫性頻率變換。首先介紹瞭近幾年被動鎖模的原理及最新技術；接下來實驗上係統研究瞭皮秒摻鈦藍寶石激光脈衝的産生放大以及非綫性倍頻和參量的過程；最後實驗上研究瞭主動鎖模Nd：YAG皮秒脈衝的産生以及皮秒Nd：YAG脈衝再生放大技術。
　　第4章概述瞭啁啾脈衝放大的理論和實驗研究成果。首先理論上模擬瞭多通放大的過程和結果，設計瞭一個八通預放大器；根據ASE産生的特點，我們分彆在空間上、時間上和光譜上對ASE的抑製進行瞭研究；最後按照理論模擬設計瞭一個五通主放大器，獲得瞭38010最高轉換效率。
　　第5章研究瞭寬帶飛秒脈衝非綫性頻率變換。主要包括兩部分：寬帶飛秒脈衝倍頻理論和實驗，近紅外寬帶飛秒脈衝産生和參量放大。重點研究瞭基於參量放大和差頻技術的載波包絡相位穩定的近紅外脈衝的産生，最後實驗上研究瞭近紅外脈衝的放大。

超短激光脈衝：從原理到前沿應用 導論 激光，這一“相乾光”，自誕生以來便以其獨特的單色性、方嚮性和高強度，深刻地改變瞭人類認識世界和改造世界的方式。而其中，超短激光脈衝，以其極短暫的時間尺度，為我們打開瞭通往微觀量子世界和飛速物理過程的窗口，成為現代科學研究和高科技産業中不可或缺的關鍵技術。本書旨在深入探討超短激光脈衝的産生與放大機製，梳理其背後的物理原理，介紹關鍵的技術手段，並展望其在各個前沿領域的廣泛應用前景。 第一章：超短激光脈衝的誕生——量子諧振腔的奧秘 本章將從激光的基本原理齣發，深入剖析超短激光脈衝産生的核心——增益介質與諧振腔的協同作用。我們將詳細闡述不同類型的增益介質，如固體激光晶體（Nd:YAG, Ti:sapphire）、光縴激光器（摻鐿、摻鉺光縴）以及氣體激光器（染料激光器），分析它們在産生超短脈衝時的優勢與劣勢。 重點將放在“鎖模”這一關鍵技術上。鎖模是一種使諧振腔內大量橫縱模以固定相位差激射的現象，從而在高斯增益譜的背景下，閤成齣具有極窄脈衝寬度的超短光脈衝。我們將詳細介紹實現鎖模的幾種主要機製： 主動鎖模： 通過在諧振腔內引入一個調製器（如聲光調製器、電光調製器），周期性地改變諧振腔的損耗或相位，迫使各個縱模同步激射。我們將深入分析調製器的工作原理、頻率匹配以及對脈衝參數的影響。 被動鎖模： 利用腔內非綫性光學效應，如增益開關（Gires-Tournois interferometer, GTI）、飽和吸收體（如SESAM，碳納米管，二維材料）來實現。飽和吸收體在光強較高時吸收較弱，在光強較低時吸收較強，從而在高光強脈衝通過時錶現齣“增益”效應，促使脈衝能量聚焦，形成更窄的脈衝。我們將深入解析這些非綫性機製的物理本質，以及它們如何協同作用生成超短脈衝。 模式同步的穩定性與控製： 討論鎖模激光器的穩定性問題，如漂移、抖動等，以及如何通過反饋控製、優化腔體設計等方法來提高鎖模的穩定性，獲得高質量的超短脈衝。 第二章：力量的凝聚——超短激光脈衝的放大之路 單個超短激光脈衝的能量往往較低，無法滿足許多高強度應用的需求。因此，將超短脈衝能量進行高效放大，是其獲得廣泛應用的關鍵。本章將聚焦於超短激光脈衝的放大技術，重點介紹“啁（cháo）聚”放大（Chirped Pulse Amplification, CPA）技術，這一革命性的技術使得産生拍瓦（Petawatt）甚至艾瓦（Exawatt）級彆的超短激光脈衝成為可能。 我們將詳細闡述CPA的工作原理： 脈衝展寬（Stretching）： 利用色散元件（如光柵對、棱鏡對）將超短脈衝的時間展寬，使其脈衝寬度增加幾個數量級。這一過程的目的是降低脈衝在放大器中承受的光強，避免對增益介質造成損傷。我們將分析不同展寬器的設計原理、色散補償能力以及對脈衝形狀的影響。 放大（Amplification）： 將展寬後的長脈衝通過一係列增益級聯放大。我們將討論不同放大器類型（如固體激光放大器、光縴放大器）的增益特性、飽和行為以及能量容量。同時，深入探討在放大過程中可能齣現的各種非綫性效應，如自聚焦、自相位調製（SPM）等，以及如何通過優化光路設計和增益介質參數來抑製這些效應。 脈衝壓縮（Compression）： 在放大完成後，利用另一組色散元件（通常與展寬器采用相同的色散配置）將脈衝時間壓縮迴其初始的超短寬度。這一過程對壓縮器的效率、色散精確度要求極高，直接影響最終輸齣脈衝的能量和脈衝寬度。 此外，本章還將討論其他放大技術，如多程放大、種子注入放大等，以及在放大過程中需要關注的關鍵問題，如增益均勻性、能量穩定性、輸齣光束質量等。 第三章：洞察微觀——超短激光在基礎物理研究中的應用 超短激光脈衝以其極高的峰值功率和極短的作用時間，為研究物質在強光場作用下的動力學過程提供瞭前所未有的機遇。本章將深入探討超短激光脈衝在基礎物理研究中的一係列重要應用。 阿秒物理： 超短激光脈衝可以與原子、分子相互作用，産生極紫外（XUV）和軟X射綫輻射，其持續時間可達阿秒（10^-18秒）。我們將討論如何利用超短激光引發阿秒脈衝産生，以及這些阿秒脈衝在研究電子動力學、化學反應瞬時過程、材料內層電子行為等方麵的應用。 強場物理： 在極高強度的超短激光場作用下，原子和分子的電子行為會發生顯著改變，齣現隧道電離、高次諧波産生（High Harmonic Generation, HHG）、非序貫電離等現象。我們將深入解析這些強場物理過程的理論模型，並介紹利用超短激光進行相關實驗研究的範例。 等離子體物理： 超短激光與物質相互作用會産生高密度、高溫的等離子體。我們將探討超短激光驅動等離子體在慣性約束核聚變、高能粒子加速、X射綫激光等領域的研究進展。 非綫性光學現象的探索： 超短激光脈衝的高峰值功率能夠激發齣多種非綫性光學現象，如自聚焦、自相位調製、四波混頻、參量過程等。本章將介紹這些非綫性現象的基本原理，以及它們在新型激光光源産生、光通信、光學成像等領域的潛在應用。 第四章：精密加工與前沿製造——超短激光的工業革命 超短激光脈衝的“冷加工”特性，即在材料中引入的熱影響區極小，使其成為精密加工和先進製造領域的理想工具。本章將聚焦於超短激光脈衝在工業界的應用，展示其如何推動製造技術的革新。 微納加工： 超短激光能夠在各種材料（金屬、陶瓷、高分子、玻璃等）上實現亞微米甚至納米級彆的精密切割、鑽孔、拋光和錶麵改性。我們將討論超短激光微納加工的優勢，如高精度、低熱損傷、材料適應性廣等，並介紹其在微電子、MEMS、醫療器械、顯示器製造等行業的典型應用。 材料改性與錶麵處理： 利用超短激光可以對材料錶麵進行精確的紋理化、塗層沉積、閤金化、改性等。例如，通過超短激光誘導的錶麵納米結構，可以實現超疏水、抗菌、耐磨等功能。本章將詳細介紹這些先進的錶麵工程技術。 醫療應用： 超短激光在眼科手術（如飛秒激光角膜瓣製作）、牙科治療、腫瘤治療等領域展現齣巨大的潛力。其精準的切割能力和低損傷特性，為微創手術提供瞭新的可能。 3D打印與增材製造： 超短激光可以精確熔融和固化各種打印材料，實現高分辨率、復雜結構的3D打印。我們將探討超短激光在光固化3D打印、金屬3D打印等領域的應用，以及其帶來的性能提升。 高精度測量與檢測： 超短激光也可用於高精度測量，如乾涉測量、時間分辨成像等，為質量控製和無損檢測提供新的手段。 第五章：未來的展望——超短激光技術的發展趨勢與前沿探索 本章將展望超短激光脈衝技術未來的發展方嚮，以及在更多新興領域的探索。 更高能量、更高重復頻率的超短激光： 隨著應用需求的不斷提升，開發更高能量、更高重復頻率的超短激光器是重要的發展方嚮。我們將討論單次放大（Single-Shot Amplification）和分時復用（Time-Division Multiplexing）等技術在這一方嚮的探索。 更短脈衝、更寬帶寬的激光器： 探索産生更短脈衝（如幾阿秒）以及覆蓋更寬光譜範圍（如從紫外到紅外）的激光技術，將有助於深入研究更精細的物理過程。 新型增益介質與非綫性器件： 引入新型的增益介質（如二維材料、超晶格材料）和更高效的非綫性光學器件，將為超短激光器的性能提升提供新的可能。 機器學習與人工智能在超短激光係統中的應用： 利用人工智能技術優化激光器的設計、控製和性能，實現更智能化的超短激光係統。 與生物、化學、材料科學的交叉應用： 探索超短激光與生命科學（如單分子動力學研究、生物成像）、化學（如催化反應機製研究）、材料科學（如新型材料設計與製備）的深度融閤，將催生更多突破性的科學發現和技術創新。 光子學與電子學的融閤： 探索超短激光在集成光子器件、光計算等領域的應用，將推動信息技術的發展。 結論 超短激光脈衝技術，作為現代光學和物理學領域的一顆璀璨明珠，其發展曆程充滿瞭智慧與創新。從基礎的量子力學原理，到精密的工程設計，再到廣泛的應用領域，本書力求為讀者呈現一個全麵、深入的超短激光脈衝技術圖景。我們相信，隨著技術的不斷進步和研究的深入，超短激光脈衝必將在科學探索和人類社會進步中扮演越來越重要的角色。

評分☆☆☆☆☆

我最近在圖書館裏偶然翻到瞭一本關於《超短激光脈衝産生與放大》的書。坦白說，我並不是這個領域的專業人士，甚至連基礎的激光原理都隻是模模糊糊的瞭解。然而，書名中的“超短”二字，瞬間就激發瞭我極大的好奇心。在我的認知裏，時間就是一連串連續不斷的事件，而“超短”則暗示著一種對這種連續性的極緻分割，一種近乎“瞬間”的概念。這種對時間的精細操控，是如何在物理上實現的？這本書會不會從最基本的物理原理講起，比如光波的特性，能量的傳遞，以及在如此短暫的時間內，如何有效地“抓住”並“放大”光？我猜想，它可能會深入探討産生超短脈衝的各種技術方法，例如鎖模激光器，光縴激光器，或者更復雜的腔內倍頻技術等等。同時，“放大”這個詞也讓我聯想到，這些微小的光脈衝是如何被增強到足以進行各種科學實驗甚至實際應用的程度的。我希望這本書能用一種相對易懂的方式，將這些復雜的概念呈現齣來，讓我這個門外漢也能感受到其中蘊含的科學智慧。

評分☆☆☆☆☆

一本封麵沉靜，書名卻帶著一種近乎奇幻色彩的書，《超短激光脈衝産生與放大》。我拿到它的時候，腦海中立刻浮現齣無數科幻電影裏的場景：光劍的誕生，瞬間傳輸的構想，甚至是時間旅行的可能性——當然，我知道這些都隻是美好的想象，但“超短激光脈衝”這個詞本身就蘊含著一種超越尋常的力量感和前沿科技的魅力。想象一下，以我們難以企及的微小時間尺度來操控光，這本身就是一項何等令人驚嘆的成就！這本書，在我看來，就像是打開瞭一扇通往那個神秘領域的大門。它會不會詳細介紹那些科學傢們是如何馴服如此短暫而強大的光束？是否會揭示那些我們肉眼無法察覺的物理過程？我期待它能用一種既科學嚴謹又不失趣味性的方式，為我描繪齣超短激光脈衝的世界。它會是一次純粹的理論探索，還是一次深入實踐的指引？我希望它能讓我理解，那些看似虛無縹緲的光脈衝，究竟是如何被創造齣來，又如何被賦予強大的能量，最終服務於人類的科技進步。

評分☆☆☆☆☆

對於《超短激光脈衝産生與放大》這本書，我最感興趣的部分，在於它揭示的“控製”和“駕馭”的力量。光，本身就是一種神秘而強大的存在，而“超短脈衝”則賦予瞭它一種前所未有的精確度和爆發力。想象一下，能夠以飛秒、甚至阿秒的尺度來“抓住”和“操縱”光，這不僅僅是技術上的突破，更是對自然規律的深刻理解和運用。這本書是否會深入講解那些催生齣這項技術的關鍵科學理論？會不會詳細介紹各種産生超短脈衝的巧妙裝置，比如不同類型的激光器，它們是如何通過特殊的腔體設計，諧振效應，或者非綫性過程來“壓縮”和“壓縮”光脈衝的時域寬度？而“放大”的部分，我又在想，這是否涉及到能量的儲存、耦閤和高效傳遞？是否會涉及那些能夠提升脈衝能量的精密光學元件和放大技術？我渴望瞭解，那些看似無形的物理原理，是如何被轉化為看得見摸得著的，強大而精準的科學工具。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名，《超短激光脈衝産生與放大》，總能讓我想象到一種極速的、精密的、近乎科幻般的場景。它讓我好奇，那些我們肉眼根本無法察覺的瞬間，在科學傢們的手中，是如何被捕捉、被增強、被利用的。我希望這本書能帶領我深入瞭解，到底是什麼樣的物理機製，能夠實現如此短暫的光脈衝？是某種特殊的共振現象？還是對光場進行極度精密的調製？同時，“放大”這個詞，也讓我聯想到，那些微弱的光信號是如何被“喂飽”，變得足夠強大，能夠穿透介質，引發化學反應，或者揭示物質的內在結構？我猜想，書中可能會介紹各種各樣的激光器類型，比如染料激光器、半導體激光器，或是更復雜的自由電子激光器，以及它們在産生和放大超短脈衝方麵的不同特點和優勢。此外，我更加期待的是，這本書是否會穿插一些真實的實驗案例，讓我們看到這些理論是如何在實踐中得到驗證和應用的，比如在材料加工、生物成像，或者基礎科學研究中，超短激光脈衝究竟扮演瞭怎樣的角色，帶來瞭怎樣的突破。

評分☆☆☆☆☆

關於《超短激光脈衝産生與放大》這本書，我印象最深刻的，莫過於它所承諾的“前沿性”和“顛覆性”。在我看來，能夠精確控製如此短暫的光脈衝，就已經足夠令人驚嘆。而“放大”更是賦予瞭這種微小脈衝強大的能量，這意味著它能夠被應用於各種對能量密度和時間精度有極高要求的領域。我腦海中立刻浮現齣的是醫學領域的精密手術，材料科學中的超快動力學研究，甚至是在基礎物理學的尖端探索，比如非綫性光學和量子信息科學。這本書會不會詳細地剖析這些應用背後的科學原理？它是否會介紹那些劃時代的實驗，那些利用超短激光脈衝解決瞭長期難題的研究成果？我期待它不僅僅是理論的堆砌，更能通過生動的案例，讓我體會到這項技術是如何一步步改變我們的世界，拓展我們認知的邊界。它是否會描繪齣未來超短激光脈衝技術的更多可能性？這讓我充滿瞭期待。

評分☆☆☆☆☆

書還不錯，留著慢慢看，慢慢啃啃肯

評分☆☆☆☆☆

京東的送貨速度就是快，書的印刷質量也好，不錯！贊一個！

評分☆☆☆☆☆

不錯！就是到貨時間太長瞭。

評分☆☆☆☆☆

書還不錯，留著慢慢看，慢慢啃啃肯

評分☆☆☆☆☆

好

評分☆☆☆☆☆

書很新，挺不錯的，適閤本領域人員深入研究！支持師兄齣書！

評分☆☆☆☆☆

京東的送貨速度就是快，書的印刷質量也好，不錯！贊一個！

評分☆☆☆☆☆

有點不太值得購買，感覺東拼西湊齣來的

評分☆☆☆☆☆

不錯！就是到貨時間太長瞭。