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目录1

前言1

绪论1

第一章　激光器的基本知识1

§1-1　激光器的工作原理1

（一）光与物质相互作用的三种基本过程1

（二）粒子数反转和受激发射2

§1-2　激光器的基本组成3

（一）激光工作物质3

（二）激励系统5

（三）光学共振腔7

（一）按工作物质分类8

§1-3　激光器的种类8

（二）按运转方式分类10

（三）按激励方式分类11

（四）按波段范围分类12

§1-4　激光器输出光束的质量评价13

（一）激光束的定向性13

（二）激光束的单色性14

（三）激光束的亮度特性15

（四）激光束的光子简并度特性16

（五）激光束的相干特性17

（六）激光束的偏振特性17

（七）激光束的场图均匀性18

（一）共振腔的作用19

第二章 光学共振腔的设计原理19

§2-1　共振腔和波型特性概述19

（二）波型（模）的含义和总波型数的求法20

（三）腔内波型（模）的具体区分方法21

（四）共振腔特性的分析要点22

（五）共振腔的分类和应用范围23

§2-2　稳定共振腔的特性和设计24

（一）腔的稳定条件的光学矩阵推导24

（二）腔的稳定工作区域26

（三）一般稳定腔衍射理论的有关结论28

（四）稳定腔振荡光束的总尺寸和总发散角32

§2-3　介稳共振腔的特性和设计34

（五）稳定腔的应用特点34

（一）介稳腔的种类和一般特点35

（二）平行平面腔的波型特性35

（三）虚共心腔的波型特性37

（四）平面腔和虚共心腔的应用特点39

§2-4　非稳定共振腔的特性和设计42

（一）非稳腔的种类和一般特点42

（二）双凸和平凸型非稳腔43

（三）望远镜型非稳腔46

（四）非稳腔的应用特点47

§2-5　波型限制技术和特种腔48

（一）激光振荡的多波型特点48

（二）对横波型（发散角）的限制技术49

（三）对纵波型（振荡频率）的限制技术50

第三章　气体放电和真空的获得56

§3-1　气体放电现象和着火电压56

（一）气体放电现象56

（二）气体放电着火电压57

（三）气体放电中带电粒子的定向运动58

（四）阴极溅射59

（五）电子平均自由程和电子温度60

§3-2　气体放电中的激发和消激发61

（一）第一类和第二类非弹性碰撞61

（二）气体放电中的激发过程61

（一）电离过程65

§3-3　气体放电中的电离过程和放电稳定性65

（二）放电的稳定性67

§3-4 脉冲放电和真空系统71

（一）脉冲放电71

（二）真空系统74

第四章　氦-氖激光器78

§4-1　结构和各部件要求78

（一）几种结构形式78

（二）放电管79

（三）共振腔83

§4-2　建立能级粒子数反转的原理和工作特性84

（一）建立能级粒子数反转的机理84

（二）工作特性86

§4-3　输出特性和器件寿命89

（一）输出功率89

（二）光束的相干性和方向性及其稳定性93

（三）输出功率的漂移和噪声94

（四）输出的激光波长和频率稳定性96

（五）氦-氖激光器的寿命100

（六）激光器的张弛振荡104

§4-4　器件设计104

§4-5　制造工艺107

（一）磨管108

（二）清洗113

（三）贴反射镜113

（四）阴极处理和真空除气116

（五）放电老化117

§4-6　布儒斯特角窗口的研磨和贴片118

第五章 二氧化碳分子激光器121

§5-1　工作原理121

（一）分子结构和振-转能级跃迁121

（二）能级寿命和弛豫过程124

（三）激发过程128

§5-2　封离式电激发CO2分子激光器131

§5-3　工作特性137

（一）共振腔内的气体类透镜效应和腔的选择137

（二）增益系数和饱和强度142

（三）输出功率147

（四）提高输出功率的考虑148

§5-4　输出激光频谱和转动竞争效应163

§5-5　器件寿命166

§5-6　器件设计167

§5-7　制造工艺169

第六章　其他类型电激励气体激光器172

§6-1　高气压CO2分子激光器172

（一）高气压高功率输出172

（二）输出功率的估计173

（三）气体成分对输出功率的影响175

（四）激光脉冲形状和增益Q开关176

（五）转动谱线重迭和锁模179

（六）高气压均匀放电技术180

（七）电极形状设计186

§6-2　氮分子激光器188

（一）工作原理189

（二）器件结构190

（三）输出功率192

（四）脉冲重复频率198

（五）激光脉冲形状198

§6-3　准分子激光器199

（一）快放电激发200

（二）电子束激发203

§6-4　离子激光器205

（一）激发机理205

（二）工作特性206

（三）器件结构208

§6-5　金属蒸汽激光器210

（一）工作原理211

（二）器件结构211

（三）工作特性213

第七章　掺钕钇铝石榴石晶体激光器216

§7-1　掺钕钇铝石榴石晶体性质216

（一）晶体的物化特性216

（二）晶体的光学和发光特性216

（三）晶体的光学质量220

§7-2　YAG∶Nd3+激光器的基本组成221

（一）YAG∶Nd3+激光晶体棒221

（二）激励光源222

（三）聚光器226

（四）冷却和滤光装置231

§7-3　连续YAG∶Nd3+激光器件234

（一）器件规模和质量评价标准234

（二）影响器件效率的诸因素235

（三）器件效率和输出发散角235

（四）晶体棒热透镜效应及补偿方法（介稳腔法）237

§7-4　重复脉冲和倍频YAG∶Nd3+器件242

（一）低重复率脉冲调Q器件242

（二）连续光泵高重复率脉冲调Q器件247

（三）YAG∶Nd3+倍频器件250

（二）红宝石晶体的光学和发光特性253

（一）红宝石晶体的物化特性253

第八章　红宝石及其他晶体激光器253

§8-1　红宝石晶体的性质253

（三）红宝石晶体棒的质量评价和加工要求256

§8-2　红宝石激光器件257

（一）红宝石激光器件的一般特点257

（二）连续光泵红宝石激光器259

（三）脉冲调Q红宝石激光器260

（四）限模红宝石激光器264

§8-3　其他晶体激光器267

（一）概述267

（二）掺钕铝酸钇（YAlO3∶Nd3+）晶体269

（三）五磷酸钕（NdP5O14）和四磷酸锂钕（LiNdP4O12）晶体271

（四）掺钕铍酸镧（La2Be2O5∶Nd3+）晶体和掺钕钒酸钇（YVO4∶Nd3+）晶体273

（五）掺其他稀土激活离子的晶体275

第九章　钕玻璃激光器277

§9-1　钕玻璃的基本性质277

（一）激光钕玻璃概述277

（二）钕玻璃的制造工艺279

（三）钕玻璃的质量评价281

（四）钕玻璃定型产品介绍——国内产品283

（五）钕玻璃定型产品介绍——国外产品286

§9-2　钕玻璃的激光特性288

（一）钕玻璃的光谱性质288

（二）钕玻璃的激光增益特性292

（三）钕玻璃的光泵热效应294

（四）钕玻璃的劣化效应297

（五）钕玻璃的激光破坏299

§9-3　钕玻璃激光器件特性303

（一）钕玻璃激光器件概述303

（二）重复率钕玻璃激光器件305

（三）调Q钕玻璃器件310

第十章　固体激光器电源316

§10-1　连续激光器电源316

§10-2　低重复率脉冲激光器电源321

§10-3　高重复率脉冲激光器电源329

一、在CO2＋N2＋H2O（或He）混合气体中CO2、N2分子振动弛豫速率334

附录334

二、正则复变函数及保角变换335

三、国产2X系列旋片式机械泵性能指标336

四、洗液336

五、气体激光器粘合腔片用的几种胶合剂配方337

六、几种金属反射率（垂直入射％）337

七、CO2激光器用的多层介质膜（锗片上镀Ge-ZnS）的反射率338

八、聚脂薄片电容板的制作338

九、几种气体的亚稳激发电位和电离电位（伏）338

十、几种电极材料的焊接性质339

十一、激光器光学元件加工要求图例339

十二、固体激光器总体机械设计图例340

十三、常用激光器（部）件实物照片图例348