目錄
前言
第1章 光輻射概論 1
1.1 光的經典電磁理論 1
1.1.1 電磁場的基本關系 1
1.1.2 平面單色光的基本性質 2
1.2 光的光子理論 3
1.2.1 光子的基本性質 3
1.2.2 光子的狀態(tài)數(shù) 4
1.2.3 光子簡并度 5
1.3 熱輻射光 6
1.3.1 熱輻射光定義 6
1.3.2 熱輻射光分類 6
1.3.3 黑體輻射光 7
1.3.4 灰體輻射光 8
1.3.5 色體輻射光 9
1.3.6 三種輻射體ρ的比較 9
1.4 粒子輻射光 11
1.4.1 軔致輻射光 11
1.4.2 回旋輻射光 12
1.4.3 切連科夫輻射光 12
1.4.4 渡越輻射光 13
1.4.5 同步輻射光 13
1.4.6 自由電子輻射光 14
1.4.7 史密斯-珀塞爾輻射光 15
1.4.8 庫馬霍夫輻射光 15
1.4.9 曲率輻射光 16
習題 16
激光物理
第2章 激光工作物質 17
2.1 發(fā)光物理概論 17
2.1.1 發(fā)光的定義 17
2.1.2 發(fā)光的分類 17
2.1.3 發(fā)光的性質 18
2.1.4 發(fā)光的機制 19
2.1.5 發(fā)光與激光的關系 21
2.1.6 發(fā)光理論中的主要術語及計量單位 24
2.2 氣體激光工作物質 24
2.2.1 氖原子 24
2.2.2 氬離子 29
2.2.3 二氧化碳分子 30
2.2.4 氮分子 33
2.2.5 準分子 35
2.3 液體激光工作物質 36
2.3.1 無機化合物液體激光工作物質 36
2.3.2 有機化合物染料液體激光工作物質 36
2.4 固體激光工作物質 39
2.4.1 晶體光學 40
2.4.2 離子光譜學簡介 41
2.4.3 群論簡介 42
2.4.4 金屬離子固體激光工作物質 43
2.4.5 色心晶體激光工作物質 50
2.4.6 其他固體發(fā)光物質 54
2.5 其他激光工作物質 54
2.5.1 半導體激光工作物質 54
2.5.2 光纖激光工作物質 63
2.5.3 量子阱激光工作物質 64
習題 66
第3章 光學諧振腔 67
3.1 腔的衍射積分方程 67
3.1.1 光學諧振腔簡介 67
3.1.2 衍射積分方程 68
3.2 方形鏡對稱共焦腔 72
3.2.1 建立方程 72
3.2.2 簡化方程 73
3.2.3 求解方程 73
3.2.4 結果討論 74
3.3 圓形鏡對稱共焦腔 76
3.3.1 建立方程 76
3.3.2 簡化方程 76
3.3.3 求解方程 77
3.3.4 結果討論 78
3.4 對稱共焦腔內外的光場 80
3.4.1 腔內的光場分布 80
3.4.2 腔外的光場分布 82
3.4.3 輸出光束的模式 83
3.5 高斯光束 84
3.5.1 高斯光束的描述 84
3.5.2 高斯光束的變換 85
3.5.3 高斯光束的耦合 88
3.6 平行平面腔 89
3.6.1 方鏡平行平面腔 89
3.6.2 圓鏡平行平面腔 96
3.7 其他諧振腔 97
3.7.1 非對稱腔的積分方程 98
3.7.2 一般穩(wěn)定球面腔 98
3.7.3 三鏡環(huán)形腔 101
3.7.4 非穩(wěn)共焦腔 104
3.7.5 幾點說明 105
習題 105
第4章 單模激光理論 107
4.1 基本方程 107
4.1.1 基本概念 107
4.1.2 自治場方程 108
4.1.3 密度矩陣方程 113
4.1.4 密度矩陣的運動方程 115
4.1.5 密度矩陣的用途 116
4.1.6 密度矩陣的地位 116
4.2 靜止原子的一階理論 117
4.2.1 建立密度矩陣運動方程 117
4.2.2 求解密度矩陣方程 120
4.3 靜止原子的三階理論 128
4.3.1 求解對角元的二階項 128
4.3.2 準至二階近似下的粒子數(shù)反轉密度 129
4.3.3 求解三階非對角元ρ？？？3？(t)與ρ？？？3？(t) 130
4.3.4 求解三階近似下的極化強度 131
4.3.5 求解自治場的振幅方程 132
4.3.6 求解自治場的頻率方程 136
4.4 運動原子的一階理論 137
4.4.1 建立運動原子的密度矩陣運動方程 137
4.4.2 求解運動方程 141
4.4.3 求解振幅方程 145
4.4.4 求解頻率方程 146
4.5 運動原子的三階理論 146
4.5.1 求解密度矩陣運動方程 146
4.5.2 求解振幅方程 153
4.5.3 求解頻率方程 155
4.6 單模激光的非微擾理論 157
習題 160
第5章 雙模激光理論 161
5.1 雙模激光的自治場方程 161
5.1.1 雙模運轉的電場E與微擾V？b 161
5.1.2 求解密度矩陣方程 161
5.1.3 求解一階極化強度* 162
5.1.4 求解密度矩陣的二階對角元*與* 163
5.1.5 求解密度矩陣的三階非對角元* 164
5.1.6 求解三階極化強度* 165
5.1.7 簡化* 165
5.1.8 計算三階極化強度*的積分 165
5.1.9 建立雙模激光自治場的振幅方程與頻率方程 166
5.2 雙模駐波激光理論 168
5.2.1 建立雙模駐波激光的振幅方程和頻率方程 168
5.2.2 光強度方程的穩(wěn)態(tài)解 169
5.2.3 解的穩(wěn)定性分析 170
5.2.4 雙模之間的模式競爭 172
5.3 正交偏振雙頻激光理論 173
5.3.1 正交偏振雙頻激光的獲得 173
5.3.2 正交偏振激光方程組 175
5.3.3 自混合效應 176
5.4 環(huán)形激光理論 177
5.4.1 自治場方程 177
5.4.2 極化強度P？(t) 178
5.4.3 鎖�，F(xiàn)象 181
5.4.4 鎖模穩(wěn)定性分析 182
5.4.5 薩尼亞克效應 182
習題 184
第6章 多模激光理論 185
6.1 三模激光理論 185
6.1.1 自治場方程組的建立 185
6.1.2 自鎖�，F(xiàn)象 187
6.1.3 退耦合近似 189
6.1.4 穩(wěn)定性分析 189
6.1.5 自鎖模的實現(xiàn) 190
6.2 鎖模激光理論 192
6.2.1 多縱模的一般情況 192
6.2.2 鎖模基本原理 192
6.2.3 脈沖寬度 194
6.3 行波縱向塞曼激光理論 196
6.3.1 塞曼效應簡介 196
6.3.2 塞曼效應現(xiàn)象 196
6.3.3 塞曼效應機制 200
6.3.4 倒塞曼效應 202
6.3.5 分子的塞曼效應 203
6.3.6 氖原子的能級 203
6.3.7 外磁場中的氖原子 206
6.3.8 氖原子的塞曼效應機制 206
6.4 塞曼激光器理論 208
6.4.1 塞曼激光器諧振腔 209
6.4.2 蘭姆激光方程 210
6.4.3 環(huán)形縱向塞曼激光器 210
習題 214
第7章 飛秒與阿秒激光物理 216
7.1 飛秒激光物理 217
7.1.1 全固態(tài)飛秒激光 217
7.1.2 全光纖飛秒激光 221
7.2 阿秒激光物理 240
7.2.1 阿秒光脈沖產生原理 241
7.2.2 阿秒光脈沖產生方法 242
7.2.3 阿秒光脈沖測量技術 256
7.2.4 阿秒超快動力學 257
7.3 相對論光學 265
7.3.1 經典非線性光學 265
7.3.2 相對論光學 265
7.3.3 相對論非線性光學 266
7.3.4 兩個重要區(qū)域 266
7.3.5 相對論光整流 267
7.3.6 相對論諧波產生 267
7.3.7 相對論自聚焦 267
習題 268