飞秒激光技术
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作者张志刚 编著
出版社科学出版社
ISBN9787030531407
出版时间2017-06
装帧精装
开本其他
定价199元
货号1201540984
上书时间2024-08-05
商品详情
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作者简介
张志刚，1955年出生于北京市。北京大学教授，教育部首批“长江学者奖励计划”特聘教授。2016年被选为美国光学学会会士(OSA Fellow)。1992年于澳大利亚Monash大学获理学博士学位，1992年至1999年先后在日本产业创造研究所、株式会社Luminex、通产省工业技术研究院电子技术综合研"究所、天津大学工作，并先后在日本北海道大学、电气通信大学、法国傅里叶大学、美国麻省理工学院做访问教授。长期从事固体和光纤飞秒激光技术及应用研究。在宽带半导体饱和吸收镜技术、脉冲展宽压缩理论、高重复频率飞秒光纤激光器和频率梳等领域有性成果。在国外学术期刊发表论文100余篇，在靠前发表论文数十篇。
目录
第1章超快光学基础1
1.1光与物质相互作用1
1.1.1Maxwell方程组1
1.1.2平面波的波动方程2
1.1.3缓变包络近似3
1.2超短光脉冲在各向同性介质中的线性传播6
1.2.1平面波啁啾脉冲的传播6
1.2.2波形的变化9
1.3二阶非线性效应16
1.3.1三波相互作用——倍频16
1.3.2三波相互作用——和频和差频17
1.4三阶非线性效应17
1.4.1克尔透镜效应19
1.4.2自相位调制20
1.4.3光谱压缩效应23
1.4.4互相位调制24
1.4.5自陡峭效应25
1.4.6拉曼效应26
1.4.7可饱和吸收28
1.5非线性薛定谔方程29
1.5.1非线性薛定谔方程的解法29
1.5.2孤子传输过程30
参考文献32
第2章色散元器件的原理与计算33
2.1透明介质33
2.1.1极化强度矢量：阻尼振子模型33
2.1.2Kramers-Kronig关系34
2.1.3临界脉宽和脉冲展宽36
2.2多层膜结构37
2.2.1多层介质反射膜37
2.2.2啁啾反射镜41
2.2.3超宽带配对啁啾镜48
2.2.4Gires-Tournois反射镜50
2.2.5多腔和优化Gires-Tournois反射镜51
2.2.6啁啾光纤光栅53
2.2.7啁啾体光栅53
2.3基于角色散的色散元件54
2.3.1棱镜对55
2.3.2光栅对60
2.3.3光栅对与棱镜对的组合67
2.3.4与光栅对压缩器配对的光纤展宽器68
2.4可编程相位补偿系统68
2.4.1液晶相位调制器69
2.4.2声光可编程色散滤波器71
2.4.3可变形反射镜73
2.5矢量色散图与矢量色散补偿法74
2.6白光干涉与色散测量76
2.6.1时域法76
2.6.2频域法79
2.6.3频域小波变换法81
参考文献84
第3章固体激光器锁模启动及脉冲形成机制88
3.1克尔透镜锁模原理88
3.2谐振腔与稳定区91
3.2.1像散补偿谐振腔91
3.2.2无增益介质时的ABCD矩阵94
3.2.3含克尔透镜的ABCD矩阵96
3.3脉冲形成阶段的分析103
3.4主方程和微扰算符方程105
3.4.1主方程的导出106
3.4.2主方程的解109
3.4.3微扰算符理论110
3.5周期性和高阶色散的微扰112
3.5.1稳态脉冲参数113
3.5.2色散波及稳定性考虑116
附录A克尔介质的q参数变换120
参考文献122
第4章可饱和吸收体锁模技术124
4.1半导体可饱和吸收体125
4.1.1半导体可饱和吸收体的能带125
4.1.2半导体的能带与晶格常数125
4.1.3半导体的能带与量子阱127
4.1.4半导体可饱和吸收体的时间特性127
4.2激光器参数与半导体可饱和吸收镜宏观特性的关系128
4.2.1半导体可饱和吸收镜的宏观特性128
4.2.2自调Q的抑制135
4.3半导体可饱和吸收镜的类型137
4.3.1高精细度法布里-珀罗可饱和吸收镜137
4.3.2低精细度法布里-珀罗可饱和吸收镜137
4.3.3无谐振型可饱和吸收镜137
4.3.4可饱和布拉格反射镜138
4.3.5宽带可饱和吸收镜138
4.4低损耗宽带可饱和吸收镜139
4.4.1金属膜与介质膜混合反射镜139
4.4.2氧化AlAs布拉格反射镜141
4.4.3氟化物与半导体混合反射镜142
4.5半导体可饱和吸收镜中吸收层的设计143
4.6低饱和通量半导体可饱和吸收镜144
4.7高破坏阈值半导体可饱和吸收镜145
4.8量子点可饱和吸收镜149
4.8.1量子点的能级结构149
4.8.2量子点半导体可饱和吸收镜的结构149
4.9碳纳米管锁模器件150
4.9.1单壁碳纳米管作为可饱和吸收体150
4.9.2单壁碳纳米管可饱和吸收镜的制备152
4.10石墨烯锁模器件154
4.10.1石墨烯的能带结构155
4.10.2石墨烯的吸收特性155
4.10.3石墨烯锁模器件的制备156
参考文献157
第5章飞秒固体激光技术160
5.1泵浦激光160
5.1.1固体激光器160
5.1.2半导体激光器160
5.1.3光纤激光器161
5.2腔内色散补偿161
5.2.1棱镜对色散补偿161
5.2.2啁啾镜色散补偿163
5.3钛宝石激光器163
5.4掺Cr离子晶族的飞秒脉冲激光器165
5.4.1Cr3+：LiSAF，Cr3+：LiSCAF166
5.4.2Cr4+：Forsterite167
5.4.3Cr4+：YAG168
5.5半导体激光器泵浦的掺Yb3+介质飞秒激光器168
5.5.1Yb3+的能级结构和光谱特性168
5.5.2薄片激光器172
5.6中红外固体激光技术174
5.6.1掺Cr离子单晶激光器174
5.6.2氟化物玻璃175
参考文献176
第6章飞秒光纤激光技术179
6.1光纤简介179
6.1.1单模光纤与大模场面积光纤180
6.1.2双包层光纤与泵浦光的吸收效率181
6.1.3光子晶体光纤182
6.1.43C光纤184
6.1.5掺杂类别185
6.1.6泵浦方式185
6.2光纤激光器的锁模启动机制186
6.2.1非线性环路反射镜186
6.2.2非线性偏振旋转194
6.2.3半导体可饱和吸收体196
6.3锁模启动机制：Jones矩阵方法197
6.3.1矩阵定义197
6.3.2基本环形腔200
6.3.3再线性偏振化的环形腔202
6.3.4线性腔203
6.3.5环形腔206
6.4脉冲形成机制207
6.4.1Ginzburg-Landau方程与解法207
6.4.2Ginzburg-Landau方程的一般解208
6.4.3Ginzburg-Landau方程的稳态解特例——孤子脉冲209
6.4.4Ginzburg-Landau方程的稳态渐近解——自相似与放大自相似212
6.5Ginzburg-Landau方程的瞬态解——腔内锁模动力学213
6.5.1腔内色散控制：展宽脉冲型215
6.5.2自相似子与放大自相似子216
6.5.3更长的腔——全正色散与耗散孤子218
6.6超高重复频率光纤激光器219
6.6.1超高重复频率下的脉冲演化220
6.6.2超高重复频率激光器器件和技术220
6.6.3谐波锁模221
6.6.4FP腔滤波和谐波光参量振荡器222
6.7中红外锁模光纤激光技术223
参考文献224
第7章飞秒激光脉冲放大技术227
7.1放大器中的脉冲成形227
7.1.1增益介质的饱和227
7.1.2增益窄化228
7.1.3ASE的影响229
7.2放大器中非线性折射率的影响229
7.2.1自相位调制229
7.2.2自聚焦229
7.3放大器中脉冲的演化过程230
7.4啁啾脉冲放大器231
7.4.1再生放大器的构成233
7.4.2脉冲在再生放大器腔内的演化235
7.4.3隔离器235
7.5多通式放大器236
7.6啁啾脉冲放大器中的带宽控制与波长调谐239
7.6.1超宽带放大器239
7.6.2波长可调谐再生放大器240
7.6.3用飞秒脉冲做种子的皮秒脉冲再生放大器241
7.7啁啾脉冲放大器中的脉冲展宽和压缩241
7.7.1标准脉冲展宽器(Martinez型)241
7.7.2无像差脉冲展宽器(Offner型)244
7.8负啁啾脉冲放大器245
7.9薄片放大器247
7.10板条型放大器248
7.11光纤放大器248
7.11.1双包层光纤放大249
7.11.2三阶色散补偿249
7.12时间分割脉冲放大250
参考文献251
第8章飞秒激光脉冲特性测量技术254
8.1飞秒脉冲的时域测量254
8.1.1线性自相关254
8.1.2非线性自相关255
8.1.3三阶非线性非对称脉冲的测量259
8.1.4自相关仪259
8.1.5单脉冲脉宽测量261
8.2飞秒脉冲的相位测量：FROG法262
8.2.1高阶非线性相关FROG法262
8.2.2SHG-FROG法265
8.2.3低功率时FROG的应用267
8.2.4简化版FROG-GRENOUILLE267
8.3飞秒脉冲相位的测量：SPIDER法271
8.3.1空间相干与时间相干271
8.3.2参考光与信号光的相干271
8.3.3信号光的自参考相干272
8.3.4SPIDER法273
8.3.5SPIDER装置的参数选择277
8.3.6SPIDER光谱相位的还原方法改进278
8.3.7SPIDER与FROG的测量精度比较280
8.4超宽带弱信号的相位测量：XFROG与XSPIDER281
8.5二维SPIDER281
8.6PICASO283
参考文献284
第9章飞秒激光脉冲频率变换技术286
9.1非线性光学过程286
9.2倍频287
9.2.1Ⅰ类匹配287
9.2.2Ⅱ类匹配294
9.3三倍频294
……
第10章飞秒激光脉冲压缩与整形技术
第11章脉冲的相干控制与光学频率合成技术
第12章高次谐波与阿秒脉冲产生技术
第13章飞秒激光太赫兹波技术
第14章飞秒激光微加工技术
参考文献
彩图
内容摘要
本书是一本介绍飞秒激光原理、技术和应用的读物。全书共分为14章，靠前章和第2章是飞秒光学的基本内容；第3~6章介绍飞秒固体激光器和光纤激光器的原理和设计；第7章介绍飞秒激光脉冲放大技术；第8章介绍飞秒激光脉冲特性测量技术；第9章和靠前0章介绍飞秒激光脉冲频率变换和腔外脉冲压缩与整形技术；靠前1章介绍飞秒激光脉冲的相干控制和频率合成技术。靠前2章介绍高次谐波和阿秒产生技术，靠前3章介绍飞秒激光产生太赫兹波技术；靠前4章介绍飞秒激光脉冲微加工技术。
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