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绪言1

第1章　激光调制与偏转技术5

1.1　调制的基本概念5

1.1.1　振幅调制6

1.1.2　频率调制和相位调制6

1.1.3　强度调制8

1.1.4　脉冲调制8

1.1.5　脉冲编码调制9

1.2　电光调制10

1.2.1　电光调制的物理基础10

1.2.2　电光强度调制17

1.2.3　电光相位调制21

1.2.4　电光调制器的电学性能21

1.2.5　电光波导调制器25

1.2.6　电光偏转29

1.2.7　设计电光调制器应考虑的问题32

1.3　声光调制33

1.3.1　声光调制的物理基础33

1.3.2　声光互作用的两种类型35

1.3.3　声光体调制器45

1.3.4　声光波导调制器52

1.3.5　声光偏转52

1.3.6　声光调制器设计应考虑的事项55

1.4　磁光调制60

1.4.1　磁光效应60

1.4.2　磁光体调制器61

1.4.3　磁光波导调制器62

1.5　直接调制63

1.5.1　半导体激光器（LD）直接调制的原理63

1.5.2　半导体发光二极管（LED）的调制特性64

1.5.3　半导体光源的模拟调制65

1.5.4　半导体光源的PCM数字调制65

1.6　空间光调制器66

1.6.1　空间光调制器的基本概念66

1.6.2　空间光调制器的基本功能67

1.6.3　几种典型的空间光调制器68

习题与思考题73

参考文献74

第2章　调Q（Q开关）技术75

2.1　概述75

2.1.1　脉冲固体激光器的输出特性75

2.1.2　调Q的基本原理77

2.1.3　实现调Q对激光器的基本要求79

2.2　调Q激光器的基本理论79

2.2.1　调Q的速率方程80

2.2.2　速率方程的求解80

2.3　电光调Q86

2.3.1　带偏振器的电光调Q器件87

2.3.2　单块双45°电光调Q器件88

2.3.3　脉冲透射式（PTM）调Q91

2.3.4　调Q技术的其他功能93

2.4　设计电光调Q激光器应考虑的问题94

2.4.1　调制晶体材料的选择95

2.4.2　调制晶体的电极结构96

2.4.3　对激光工作物质的要求96

2.4.4　对光泵浦灯的要求96

2.4.5　对Q开关控制电路的要求96

2.5　声光调Q97

2.5.1　声光调Q的基本原理97

2.5.2　声光调Q器件的结构及设计98

2.5.3　声光调Q动态实验及输出特性101

2.5.4　声光腔倒空激光器104

2.6　被动式可饱和吸收调Q105

2.6.1　可饱和吸收染料的调Q原理105

2.6.2　饱和吸收的速率方程106

2.6.3　染料调Q激光器及其输出特性107

2.6.4　LiF:F-2色心晶体（可饱和吸收）调Q110

2.6.5　二极管泵浦被动调Q激光器111

2.7　转镜调Q简介113

习题与思考题116

参考文献116

第3章　超短脉冲技术117

3.1　概述117

3.1.1　多模激光器的输出特性117

3.1.2　锁模的基本原理119

3.1.3　锁模的方法120

3.2　主动锁模121

3.2.1　振幅调制锁模121

3.2.2　相位调制锁模124

3.2.3　主动锁模激光器的结构及其设计要点125

3.2.4　无失谐时的锁模脉宽及稳定锁模系统126

3.3　被动锁模128

3.3.1　固体激光器的被动锁模129

3.3.2　染料激光器的被动锁模131

3.4　同步泵浦锁模134

3.4.1　同步泵浦锁模原理134

3.4.2　同步泵浦锁模激光器的结构137

3.5　自锁模138

3.5.1　自锁模机理138

3.5.2　超短脉冲的压缩技术140

3.6　单一脉冲的选取与超短脉冲测量技术144

3.6.1　单一脉冲的选取145

3.6.2　超短脉冲的测量技术147

3.7　几种典型的锁模激光器152

3.7.1　掺钛蓝宝石自锁模激光器152

3.7.2　半导体锁模激光器155

3.7.3　掺铒光纤锁模激光器156

习题与思考题157

参考文献158

第4章　激光放大技术159

4.1　概述159

4.2　脉冲放大器的理论161

4.2.1　脉冲放大器的速率方程161

4.2.2　速率方程的求解162

4.2.3　对矩形脉冲放大的分析164

4.2.4　其他脉冲波形的放大167

4.2.5　脉冲信号在有损耗介质中的放大167

4.3　长脉冲激光放大的稳态理论169

4.3.1　稳态的速率方程169

4.3.2　谱线轮廓对增益系数的影响170

4.4　设计激光放大器应考虑的几个问题172

4.4.1　放大器工作物质的选择172

4.4.2　放大器工作物质端面反馈的消除173

4.4.3　级间去耦问题173

4.4.4　级间孔径匹配问题175

4.4.5　各级泵浦时间的匹配175

4.4.6　不均匀性影响的消除176

4.5　再生式放大技术178

4.5.1　外注入再生放大178

4.5.2　注入锁定技术179

4.5.3　自注入放大技术180

4.6　半导体激光放大器181

4.7　掺稀土元素光纤放大器183

4.7.1　掺铒光纤放大器184

4.7.2　掺镨光纤放大器185

4.8　分布式光纤放大器185

4.8.1　光纤拉曼放大器186

4.8.2　光纤布里渊放大器186

习题与思考题188

参考文献188

第5章　模式选择技术189

5.1　概述189

5.1.1　模式的基本概念189

5.1.2　横模的形成191

5.1.3　实际激光束的传输规律192

5.2　横模选择技术197

5.2.1　横模选择原理197

5.2.2　横模选择的方法200

5.2.3　激光的Bessel光束形式208

5.3　纵模选择技术209

5.3.1　纵模选择原理209

5.3.2　纵模选择的方法210

5.4　模式测量方法216

5.4.1　直接观测法216

5.4.2　光点扫描法217

5.4.3　扫描干涉仪法217

5.4.4　F-P照相法220

习题与思考题221

参考文献221

第6章　稳频技术223

6.1　概述223

6.1.1　频率的稳定性和复现性223

6.1.2　影响激光频率稳定的因素224

6.1.3　激光器主动稳频的方法227

6.1.4　对参考标准频率（参考谱线）的要求228

6.2　兰姆凹陷稳频229

6.2.1　兰姆凹陷229

6.2.2　兰姆凹陷稳频原理229

6.2.3　应用兰姆凹陷稳频时应注意的问题230

6.3　塞曼效应稳频232

6.3.1　塞曼效应232

6.3.2　塞曼效应双频稳频激光器233

6.3.3　塞曼效应吸收稳频236

6.4　饱和吸收稳频（反兰姆凹陷稳频）236

6.5　其他稳频激光器239

6.5.1　CO2激光器的稳频239

6.5.2　Ar＋激光器（用127I2饱和吸收）稳频240

6.5.3　脉冲激光器的稳频241

6.5.4　半导体激光器的稳频242

6.6　频率稳定性和复现性的测量244

6.6.1　拍频的原理244

6.6.2　拍频技术测量的频率稳定性和复现性245

习题与思考题247

参考文献248

第7章　非线性光学技术249

7.1　概述249

7.1.1　非线性光学效应249

7.1.2　非线性极化249

7.1.3　非线性介质中的波耦合方程252

7.2　激光倍频技术254

7.2.1　倍频的波耦合方程及其解254

7.2.2　相位匹配的意义与方法256

7.2.3　准相位匹配方法（QPM）261

7.2.4　倍频方式262

7.2.5　倍频晶体264

7.3　光参量振荡技术265

7.3.1　光参量放大265

7.3.2　光参量振荡266

7.3.3　光参量振荡运转方式268

7.3.4　光参量振荡器的频率调谐方法268

7.4　受激拉曼散射271

7.4.1　拉曼散射效应271

7.4.2　波耦合分析273

7.4.3　受激拉曼散射的调谐应用275

7.4.4　拉曼频移激光器件277

7.5　和频与三倍频技术278

7.5.1　和频技术278

7.5.2　三倍频技术280

7.6　光学相位共轭282

7.6.1　光学相位共轭的概念282

7.6.2　光学相位共轭的方法与应用283

习题与思考题288

参考文献288

第8章　激光传输技术289

8.1　光纤概述289

8.1.1　光纤波导结构及弱导特性289

8.1.2　光纤制造工艺简介290

8.1.3　光缆292

8.1.4　光纤的传输特性293

8.2　光纤的射线特性分析294

8.2.1　阶跃光纤294

8.2.2　渐变折射率光纤298

8.3　光纤的衰减和色散特性305

8.3.1　光纤的衰减305

8.3.2　光纤色散、带宽和脉冲展宽参量间的关系307

8.3.3　光纤的色散特性309

8.4　单模光纤的偏振和双折射315

8.4.1　单模光纤的偏振特性315

8.4.2　单模光纤的双折射317

8.4.3　偏振型单模光纤317

8.5　光纤中的非线性效应——光纤孤子319

8.5.1　光学孤子的物理概念319

8.5.2　色散介质中的双曲方程320

8.5.3　非线性薛定谔方程321

8.6　光纤连接耦合技术323

8.6.1　光纤的处理与连接323

8.6.2　光纤的光耦合324

8.6.3　光纤的分光与合光装置328

8.7　激光在大气和水下的传输329

8.7.1　大气衰减329

8.7.2　大气湍流与非线性传播效应336

8.7.3　激光水下传输特性341

习题与思考题344

参考文献344