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內(nèi)容簡介

　　本書系統(tǒng)介紹了超快激光的相關(guān)原理與技術(shù)、常用器件及典型應(yīng)用。全書共12章，第1和第2章概述了超快激光的發(fā)展與特性，使讀者能夠快速地對超快激光有大致了解；第3章敘述了測量飛秒激光脈沖的主要方法；第4和第5章講述了激光鎖模的原理與技術(shù)及典型的超快激光光源，通過該內(nèi)容讀者可進(jìn)一步增強(qiáng)對超快激光的認(rèn)識；第6和第7章介紹超快激光的頻率變換與展寬，通過該技術(shù)不僅可極大地豐富超快激光可覆蓋的波段，也能有效地?cái)U(kuò)寬光譜寬度；第8和第9章是有關(guān)飛秒激光的非線性脈寬壓縮、相位鎖定、同步及相干控制與合成的內(nèi)容，是實(shí)現(xiàn)少周期及光波電場可控極端脈沖的重要技術(shù)；第10章介紹了基于啁啾脈沖放大原理的飛秒超強(qiáng)激光技術(shù)與裝置；第11章是目前超快科學(xué)的最前沿——阿秒脈沖的原理與技術(shù)；最后一章結(jié)合典型案例介紹了超快激光的多學(xué)科應(yīng)用。

作者簡介

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圖書目錄

目錄
“先進(jìn)光電子科學(xué)與技術(shù)叢書”序
第1章超快激光發(fā)展概述 1
1.1 激光的原理特性與發(fā)展歷程 1
1.1.1 光的自發(fā)輻射與受激輻射 1
1.1.2 脈沖激光的速率方程 4
1.1.3 光的相干性及光子簡并度 7
1.1.4 激光的發(fā)明與發(fā)展 9
1.2 超快激光發(fā)展簡述 10
1.2.1 超快激光產(chǎn)生技術(shù)的發(fā)展 10
1.2.2 超快激光放大技術(shù)的發(fā)展 12
1.3 超快激光的主要應(yīng)用 14
參考文獻(xiàn) 15
第2章超快激光的特性 17
2.1 超快激光的基本特性 17
2.2 超快激光在介質(zhì)中的傳播方程 19
2.2.1 麥克斯韋波動(dòng)方程 19
2.2.2 非線性薛定諤方程 22
2.2.3 高斯光束及貝塞爾光束 26
2.3 傅里葉變換關(guān)系 31
2.3.1 超短脈沖時(shí)域與頻域的對應(yīng)關(guān)系 32
2.3.2 時(shí)間帶寬積 33
2.3.3 超短脈沖的峰值功率 35
2.4 群延遲及色散 36
2.4.1 超快激光的啁啾 37
2.4.2 色散的一般原理 39
2.4.3 典型的色散介質(zhì)及元件 41
參考文獻(xiàn) 56
第3章超快激光測量原理與技術(shù) 59
3.1 雙光子熒光技術(shù) 59
3.2 高速示波器脈寬測量 61
3.3 條紋相機(jī)的原理及脈沖測量 62
3.4 超快激光脈沖相關(guān)測量原理與方法64
3.4.1 強(qiáng)度自相關(guān)儀原理 64
3.4.2 干涉自相關(guān)儀原理 65
3.4.3 單次測量的原理與技術(shù) 71
3.4.4 三階相關(guān)儀測量原理與技術(shù) 73
3.4.5 單次三階自相關(guān)儀測量技術(shù) 76
3.5 FROG脈沖測量原理與技術(shù) 78
3.5.1 典型FROG測量原理與技術(shù) 78
3.5.2 SHG-FROG測量原理與技術(shù) 79
3.5.3 PG-FROG測量原理與技術(shù) 82
3.5.4 幾種測量結(jié)果比較 86
3.6 SPIDER脈沖測量原理與技術(shù) 92
參考文獻(xiàn) 98
第4章激光鎖模原理與技術(shù) 100
4.1 激光鎖模的一般原理 101
4.1.1 基?？v模的鎖定 101
4.1.2 高階橫模的縱模鎖定 104
4.1.3 鎖模的物理過程及探測 106
4.1.4 鎖模的分類 106
4.2 主動(dòng)鎖模激光的原理與技術(shù) 107
4.2.1 主動(dòng)鎖模原理 107
4.2.2 調(diào)幅鎖模 108
4.2.3 調(diào)頻鎖模 111
4.2.4 聲光鎖模Nd:YAG激光器 113
4.3 被動(dòng)鎖模激光的原理與技術(shù) 114
4.3.1 被動(dòng)鎖模的原理 114
4.3.2 可飽和吸收體 117
4.3.3 被動(dòng)鎖模染料激光器 126
參考文獻(xiàn) 129
第5章幾種典型的超快激光光源 133
5.1 碰撞脈沖鎖模染料激光器 133
5.1.1 碰撞脈沖鎖模的原理 133
5.1.2 碰撞脈沖鎖模染料激光及色散補(bǔ)償 135
5.1.3 抗共振碰撞脈沖鎖模Nd:YAG激光137
5.2 同步泵浦混合鎖模激光器 138
5.2.1 同步泵浦鎖模染料激光器 139
5.2.2 同步泵浦飛秒鈦寶石激光器 139
5.3 耦合腔鎖模（加成脈沖鎖模）激光器142
5.4 克爾透鏡鎖模鈦寶石激光器 145
5.4.1 KLM原理 145
5.4.2 KLM鈦寶石激光器 147
5.4.3 色散補(bǔ)償技術(shù)及亞10 fs 脈沖的產(chǎn)生 152
5.4.4 高能量KLM鈦寶石激光器 156
5.4.5 高重復(fù)頻率KLM鈦寶石激光器 160
5.4.6 飛秒鈦寶石激光的直接泵浦技術(shù)162
5.5 全固態(tài)鎖模超快激光器 164
5.5.1 摻鐿全固態(tài)飛秒鎖模激光器 165
5.5.2 摻鉻全固態(tài)飛秒鎖模激光器 180
5.5.3 釹離子摻雜的鎖模超快激光器 186
5.6 光纖鎖模激光器 190
5.6.1 光纖鎖模激光的原理 190
5.6.2 幾種典型的光纖鎖模激光器 195
5.6.3 典型波段的飛秒光纖激光器 200
參考文獻(xiàn) 204
第6章超快激光在固體介質(zhì)中的非線性效應(yīng)及頻率變換 212
6.1 超快激光三波相互作用過程 213
6.2 超快激光的非線性混頻 216
6.2.1 飛秒激光的腔內(nèi)及腔外倍頻 217
6.2.2 飛秒激光的三倍頻 220
6.2.3 深紫外超快激光產(chǎn)生 222
6.3 超快激光的差頻 225
6.4 超快激光的參量振蕩 228
6.4.1 飛秒鈦寶石激光同步泵浦的OPO 229
6.4.2 鎖模Yb:KGW激光同步泵浦的PO 230
6.4.3 腔內(nèi)倍頻的超快OPO 233
6.4.4 飛秒可見光同步泵浦的OPO 236
6.5 超快激光的參量放大 238
6.6 四波混頻產(chǎn)生的極紫外飛秒激光脈沖 241
參考文獻(xiàn) 243
第7章飛秒激光光譜的超連續(xù)展寬 248
7.1 超快激光在致密介質(zhì)中的自相位調(diào)制效應(yīng) 248
7.2 飛秒激光在光纖中的傳輸及光譜展寬 250
7.3 光子晶體光纖及拉錐光纖中的光譜展寬 254
7.3.1 光子晶體光纖中的光譜展寬 254
7.3.2 拉錐光纖中的光譜展寬 257
7.4 飛秒激光在充氣波導(dǎo)中的光譜展寬260
7.5 飛秒激光在固體薄片組中的光譜展寬 263
7.6 飛秒激光在大氣中的光譜展寬.265
7.7 啁啾極化的非線性晶體中級聯(lián)產(chǎn)生的白光超連續(xù)光譜 266
7.7.1 準(zhǔn)相位匹配的原理 266
7.7.2 準(zhǔn)相位匹配器件設(shè)計(jì) 267
參考文獻(xiàn) 270
第8章飛秒激光脈沖壓縮技術(shù) 273
8.1 少周期激光脈沖的關(guān)鍵技術(shù) 273
8.2 染料CPM 激光脈沖的壓縮 273
8.3 腔倒空飛秒激光脈沖的壓縮 274
8.4 高能量飛秒激光脈沖的壓縮 276
8.5 參量放大激光脈沖的壓縮 278
8.6 液晶光閥空間調(diào)制器及聲光可編程色散濾波器脈沖壓縮.279
8.6.1 液晶光閥空間調(diào)制器 279
8.6.2 聲光可編程色散濾波器 283
參考文獻(xiàn) 285
第9章超快激光的相干控制與合成 287
9.1 飛秒激光脈沖的載波包絡(luò)相位及相移 287
9.2 CEO的測量方法與技術(shù) 291
9.2.1 時(shí)域互相關(guān)測量技術(shù) 291
9.2.2 自參考測量技術(shù) 292
9.2.3 自差頻測量技術(shù) 295
9.3 CEO的高精度控制 297
9.3.1 fceo噪聲來源和抑制 298
9.3.2 鎖相伺服反饋控制fceo技術(shù) 298
9.3.3 前置反饋控制fceo技術(shù) 299
9.4 飛秒激光腔長及重復(fù)頻率鎖定技術(shù)301
9.5 光學(xué)頻率梳與頻率綜合器 302
9.6 超快激光的高精度同步 304
9.6.1 超快激光的主動(dòng)同步和被動(dòng)同步304
9.6.2 被動(dòng)同步的物理機(jī)制 305
9.6.3 雙波長同步激光器 308
9.7 飛秒激光的相干合成 309
9.7.1 光譜相干合成的關(guān)鍵參數(shù) 310
9.7.2 亞周期光場相位控制技術(shù) 311
9.7.3 亞周期光場相干合成 317
9.7.4 串聯(lián)光譜相干合成 321
9.7.5 多路飛秒光纖激光功率相干合成322
參考文獻(xiàn) 324
第10章超快激光的放大與超強(qiáng)激光裝置 328
10.1 激光強(qiáng)度的提高及瓶頸 328
10.2 啁啾脈沖放大的原理與結(jié)構(gòu) 329
10.2.1 CPA的一般原理 329
10.2.2 脈沖展寬器 330
10.2.3 再生放大器 335
10.2.4 多通放大器 338
10.2.5 泵浦激光技術(shù) 344
10.2.6 放大過程中的自發(fā)輻射放大及寄生振蕩.347
10.2.7 脈沖壓縮器 349
10.3 參量啁啾脈沖放大的原理 354
10.3.1 CPA與OPCPA的比較 354
10.3.2 參量放大中的脈沖同步與脈沖匹配 356
10.3.3 參量增益與參量帶寬 358
10.4 波前校正與控制 362
10.4.1 夏克–哈特曼傳感器 362
10.4.2 變形鏡 364
10.4.3 信號處理和控制系統(tǒng) 364
10.5 放大脈沖對比度的增強(qiáng) 368
10.5.1 納秒預(yù)脈沖的抑制 369
10.5.2 高能量高對比度種子注入抑制ASE 370
10.5.3 利用交叉偏振濾波技術(shù)提高脈沖對比度 370
10.5.4 利用可飽和吸收體以及交叉偏振濾波的雙CPA系統(tǒng) 371
10.5.5 利用短脈沖泵浦的OPA技術(shù)提高脈沖對比度 372
10.5.6 利用等離子鏡技術(shù)提高壓縮后激光對比度 373
10.6 基于CPA 技術(shù)和OPCPA技術(shù)的典型飛秒超強(qiáng)激光裝置 374
參考文獻(xiàn) 383
第11章阿秒激光的原理與技術(shù) 387
11.1 高次諧波產(chǎn)生原理與阿秒脈沖 387
11.2 固體高次諧波原理和技術(shù) 392
11.3 產(chǎn)生阿秒激光脈沖的典型技術(shù) 396
11.3.1 振幅選通技術(shù) 396
11.3.2 偏振選通技術(shù) 397
11.3.3 雙光選通技術(shù) 398
11.3.4 燈塔選通技術(shù)399
11.3.5 多路相干合成阿秒產(chǎn)生技術(shù) 400
11.4 阿秒激光測量原理與技術(shù) 401
11.4.1 阿秒互相關(guān)測量技術(shù) 401
11.4.2 雙光子躍遷干涉阿秒重建法（RABBIT） 402
11.4.3 激光輔助側(cè)向X射線光電離 403
11.4.4 阿秒條紋相機(jī) 404
11.4.5 阿秒SPIDER 405
11.4.6 非對稱光電離法 406
11.4.7 阿秒自相關(guān)法 406
11.4.8 阿秒脈沖完全重建的頻率分辨光學(xué)選通法 407
11.4.9 PROOF算法 408
11.5 阿秒激光脈沖未來發(fā)展趨勢 409
11.5.1 高通量阿秒激光—阿秒強(qiáng)場物理409
11.5.2 雙色場驅(qū)動(dòng)的阿秒脈沖產(chǎn)生 412
11.5.3 高重復(fù)頻率阿秒高次諧波 413
11.5.4 短波長超快激光驅(qū)動(dòng)的高次諧波414
11.5.5 長波長超快激光驅(qū)動(dòng)的阿秒脈沖415
參考文獻(xiàn) 416
第12章超快激光典型應(yīng)用 423
12.1 時(shí)間分辨超快動(dòng)力學(xué) 423
12.2 超快激光醫(yī)學(xué) 427
12.3 超快激光加工 430
12.4 超快激光精密測量 434
12.5 飛秒激光成絲及等離子通道 437
12.6 超快太赫茲產(chǎn)生技術(shù) 439
12.7 凝聚態(tài)材料的超快電學(xué)特性及超快開關(guān) 443
12.8 飛秒激光尾波場加速及次級輻射447
12.9 基于超快激光的新型科學(xué)儀器 450
參考文獻(xiàn) 454