中红外激光器 沈德元,范滇元著 9787118100952 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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沈德元，范滇元著 著

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• 中红外激光器
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• 材料科学
• 半导体激光
• 气体激光
• 固体激光
• 光谱学
• 非线性光学
• 精密仪器

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出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118100952

商品编码：29522008569

包装：平装-胶订

出版时间：2015-12-01

图书基本信息
图书名称	中红外激光器
作者	沈德元,范滇元著
定价	78.00元
出版社	国防工业出版社
ISBN	9787118100952
出版日期	2015-12-01
字数
页码
版次	1
装帧	平装-胶订
开本	16开
商品重量	0.4Kg

内容简介

由于在国防、医疗、工业以及科研工作等领域的重要应用，中红外波段激光已成为外激光技术领域的研究热点之一。沈德元、范滇元编*的《中红外激光器》以*前沿的科研成果为题材，系统阐述了中红外激光的产生技术与发展现状。书中重点介绍了中红外固体激光器和光纤激光器，内容包括掺铥激光器、掺钬激光器、掺铒激光器、基于非线性技术的中红外激光器以及中红外超连续谱等7章。全书内容丰富、层次分明，结合激光领域的新成果、新问题将中红外激光技术进行了透彻翔实的分析与呈现c 本书可供从事激光技术研究的科研工作者和工程技术人员参考；同时，对于物理学、光学、电子技术等专业的本科生、硕士以及博士研究生来说，也是一本非常有价值的参考书。

作者简介

沈德元,教授，江苏师范大学物理与电子工程学院院长，江苏省双创人才，博士生导师。96年取得博士学位以来，沈德元教授先后在日本、新加坡和英国的研究机构、大学从事科研和教学工作。沈德元教授主要从事中红外高功率激光器的研究，是包层泵浦高功率光纤激光器、光纤-固体混合激光技术及其相关技术领域的专家，主持过多项国家自然基金和军口项目；发表科研论文160余篇，其中被SCI和 EI检索120余篇，被国际同行引用500余次。

目录

编辑推荐

文摘

序言

《中红外激光器》：开启非线性光学与激光技术的新篇章 中红外（Mid-Infrared, MIR）波段，一个介于2.5微米到25微米之间的神秘光波领域，长期以来一直是光学和光电子学研究的重点和难点。在这个波段，物质的分子振动、转动以及许多化学键的特征吸收谱线密集分布，使其成为识别、检测和操控各种物质，包括有机物、无机物、生物分子乃至大气污染物，进行光谱分析、化学传感、生物成像、材料加工等应用不可或缺的窗口。然而，传统的光学材料在中红外波段的吸收损耗普遍较高，难以实现高效的光学元件设计和高性能的激光器构建，这极大地限制了该领域的研究和应用发展。 正是在这样的背景下，《中红外激光器》一书应运而生，由沈德元和范滇元两位资深学者倾力撰写。这本书并非仅仅是简单介绍中红外激光器的原理和结构，而是系统性地、深入浅出地梳理了中红外激光器从理论基础到技术实现，再到前沿应用的完整脉络。它填补了国内在该领域理论研究与工程实践之间存在的诸多空白，为广大科研工作者、工程师以及相关领域的研究生提供了一部权威、全面且极具指导意义的参考著作。 一、 理论基石：奠定中红外激光器研究的坚实基础 要理解和设计中红外激光器，首先需要掌握与之相关的基础理论。本书在此方面给予了充分的关注。 光与物质相互作用： 书中详细阐述了光与物质在中红外波段的相互作用机理。不同于可见光和近红外区域，中红外光能够直接激发分子的振动和转动能级跃迁，从而导致强烈的吸收。理解这些吸收谱线的特点，例如其宽度、强度和位置，是设计中红外光谱分析和传感系统的关键。本书通过丰富的案例和理论推导，帮助读者深入理解这些相互作用的细节，为选择合适的工作介质和优化激光器性能提供理论依据。 非线性光学效应： 中红外激光器的发展，特别是高功率和可调谐激光器的实现，往往离不开非线性光学效应的运用。本书系统介绍了在中红外波段可能出现的各种非线性光学现象，例如二次谐波产生（SHG）、三次谐波产生（THG）、参量过程（如光学参量振荡OPO、光学参量放大OPA）以及受激拉曼散射（SRS）等。通过对这些非线性过程的深入剖析，读者可以了解如何利用非线性晶体或介质，将可见光或近红外激光转换为中红外光源，或者如何通过非线性过程拓展激光器的波长范围和提高输出功率。 固体激光材料： 固体激光材料是中红外激光器中最常见的增益介质之一。本书详细介绍了在中红外波段具有潜在应用价值的各种固体激光晶体和玻璃材料。这包括但不限于：Nd:YAG、Yb:YAG等常用激光晶体在中红外波段的特定跃迁；以及一些特殊的掺杂体系，例如掺杂镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）等的氟化物晶体，如CaF2、BaF2、 LaF3等，它们在特定波段具有优异的激光性能。此外，书中还探讨了如何通过优化材料的生长工艺、掺杂浓度、晶体结构以及缺陷控制来改善材料的光学质量和激光性能，从而满足中红外激光器对增益介质的苛刻要求。 半导体材料： 半导体激光器在室温下产生中红外光是一个长期以来具有挑战性的课题，但其在集成化、小型化和大规模生产方面的优势使其成为未来发展的热门方向。本书对半导体激光器的工作原理进行了详尽的介绍，特别是针对中红外波段，重点关注了量子阱激光器（QW）、量子点激光器（QD）、级联激光器（CL）等新型半导体结构。书中详细解释了量子 confinement效应如何影响能带结构，以及如何通过巧妙的能带工程设计来实现在中红外波段的有效辐射。特别地，对量子级联激光器（QCL）的工作机理进行了深入的阐述，包括其多量子阱结构、注入锁定机制以及载流子弛豫过程，这是目前实现高功率、室温下中红外激光输出的最有前景的技术之一。 二、 技术实现：从中红外激光器的设计与制造到关键技术 理论的掌握最终要落到实践。本书在技术实现层面，详细介绍了中红外激光器的设计、制造以及关键技术。 谐振腔设计： 激光器的核心是谐振腔，它负责光的反馈和放大。书中详细讲解了针对中红外波段的谐振腔设计原则，包括镜面材料的选择（在中红外波段，传统的介电多层膜可能面临损耗问题，因此需要考虑特殊的反射膜技术，如金属反射膜、宽带增透膜等）、腔型（如平-平腔、凹-凹腔、凹-平腔等）的选择以及腔长和模式的匹配。特别地，针对一些特殊的中红外激光器类型（如光参量振荡器），书中还介绍了其特有的腔设计策略。 泵浦技术： 高效的泵浦源是驱动激光器产生激光的关键。本书探讨了适用于中红外激光器的各种泵浦技术，包括： 固体激光器泵浦： 利用可见光或近红外固体激光器（如Nd:YAG, Yb:YAG等）作为泵浦源，通过非线性过程（如二次谐波、三次谐波）转换为中红外波段。 半导体激光器泵浦： 使用近红外或可见光半导体激光器直接泵浦中红外增益介质，这是一种高效且易于集成的泵浦方式。 光纤激光器泵浦： 近年来，高功率光纤激光器在泵浦源方面展现出巨大潜力，书中也讨论了如何利用光纤激光器进行泵浦。 气体放电泵浦： 对于一些气体中红外激光器（如CO2激光器），气体放电是其主要的泵浦方式，书中会介绍相关的放电结构和优化技术。 中红外光学元件： 制造高效的中红外光学元件是一个巨大的挑战。本书专门辟出章节，深入探讨了在中红外波段的光学材料选择和加工技术。 透镜材料： 介绍了如氟化镁（MgF2）、氟化钙（CaF2）、硒化锌（ZnSe）、硫化锌（ZnS）、锗（Ge）、硅（Si）等在中红外波段具有低损耗特性的光学材料，并分析了它们的折射率、色散、热导率以及机械性能。 薄膜技术： 讲解了在中红外波段应用的光学薄膜设计和制备技术，包括增透膜、反射膜、滤波膜等。特别强调了在宽波段和高功率应用中对薄膜材料选择、膜层结构设计以及制备工艺（如离子束溅射、电子束蒸发等）的精细控制。 加工工艺： 讨论了在中红外光学元件制造中常用的精密加工技术，如金刚石车削、超精密研磨、抛光等，以及如何保证光学表面的精度和光学性能。 镇腔、调谐与控制： 为了获得高质量、特定波长或可调谐的中红外激光输出，各种腔内技术至关重要。 调谐技术： 书中详细介绍了几种实现中红外激光器波长调谐的方法，包括： 温度调谐： 利用材料的热光效应或热膨胀效应来改变腔长和增益峰值。 电控调谐： 对于半导体激光器，通过改变注入电流或外加电场来调谐。 力学调谐： 通过改变腔长或施加机械应力。 非线性调谐： 利用光学参量振荡器（OPO）和光学参量放大器（OPA）的泵浦波长或非线性晶体的相位匹配条件来实现宽范围调谐。 模式控制： 讨论了单模、多模激光器的产生和控制技术，以及如何抑制模式竞争和提高激光器的稳定性。 三、 前沿应用：中红外激光器赋能各领域 本书不仅聚焦于中红外激光器的技术本身，更着眼于其在众多前沿领域的广阔应用前景。 光谱分析与化学传感： 中红外光谱是识别和定量分析物质的“指纹”区域。利用中红外激光器作为光源，可以构建高灵敏度、高选择性的光谱分析仪器，用于： 环境监测： 检测大气中的痕量气体污染物（如CO2, CH4, NO2等），评估空气质量。 工业过程控制： 在线监测化学反应过程中的中间产物和终产物，优化生产效率。 食品安全检测： 快速、无损地检测食品中的添加剂、污染物或成分含量。 医疗诊断： 通过分析呼出气体或体液中的生物标记物，辅助疾病的早期诊断。 生物医学成像与治疗： 中红外波段的穿透深度相对较好，并且许多生物组织和分子在此波段有特征吸收，这使其在生物医学领域具有独特的优势： 生物成像： 构建基于中红外吸收或散射的成像技术，用于观察细胞、组织结构，甚至进行分子标记成像。 光动力治疗（PDT）： 利用特定波长的中红外激光激活光敏剂，产生单线态氧，用于杀伤肿瘤细胞。 手术： 特定波长的中红外激光（如CO2激光器）可以实现对组织的精密切割、汽化和凝固，且热损伤小。 材料加工与制造： 中红外激光器的高功率输出和对特定材料的强吸收能力，使其在材料加工领域展现出强大潜力： 材料改性： 通过中红外激光辐照，改变材料的表面性能、晶体结构或化学成分。 精密加工： 精确控制材料的熔化、汽化过程，实现微纳尺度的精密加工。 3D打印： 在选择性激光烧结（SLS）等3D打印技术中，利用中红外激光器可以更有效地熔化和烧结某些粉末材料。 安防与国防： 中红外波段的隐蔽性以及对某些材料的敏感性，使其在安防和国防领域具有重要应用： 目标探测与识别： 通过红外成像和光谱分析，探测和识别隐藏的目标。 伪装识别： 识别具有红外隐身功能的伪装材料。 《中红外激光器》一书的出版，标志着中国在中红外激光器领域的研究和发展迈上了新的台阶。它不仅为该领域的研究者提供了宝贵的理论指导和技术参考，更重要的是，它将极大地推动中红外激光器在各个应用领域的深入发展，为解决人类社会面临的诸多挑战贡献科技力量。这本书的价值，在于它对复杂科学问题的深度剖析，在于它对前沿技术的全面梳理，更在于它对未来科技发展的清晰指引。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计相当考究，硬质封面，纸张细腻，印刷清晰。书脊上的烫金字体在灯光下熠熠生辉，透着一股严谨的学术气息。我拿到这本书时，首先被它厚实的体量所吸引，这预示着内容定然是丰富而深入的。封面设计以深邃的红色为主调，点缀着抽象的光线图形，直观地传递了“中红外激光器”这一核心主题。虽然我暂时还没来得及深入研读，但从这初步的触感和视觉印象来看，这无疑是一本值得细细品味、反复查阅的专业著作。封底的出版社信息和书号清晰可辨，为正版书籍提供了保障。整体而言，这是一本在物质呈现上就足够令人期待的图书，它所承载的知识内容，相信也同样具备了厚重和价值。

评分☆☆☆☆☆

翻开书页，一股淡淡的油墨香扑鼻而来，这是我一直以来都很享受的阅读体验。书中的文字排版疏朗有致，阅读起来不会感到拥挤和压迫。目录页清晰地列出了各个章节的标题，标题的设置既有概括性，又不失专业性，让我能对全书的知识脉络有一个大致的了解。一些关键的概念和术语在首次出现时，作者似乎采用了加粗或者斜体的方式加以强调，这对于初学者来说无疑是一种贴心的设计，能够帮助我们更好地抓住重点。页眉和页脚的设计也十分简洁，只是标注了书名和章节信息，不会分散读者的注意力。我特别注意到，书中似乎还配有了一些图表和公式，虽然我还没有细看，但这些视觉元素通常是理解复杂技术原理不可或缺的辅助工具，它们的出现让我对这本书的深度和实用性充满了信心。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对光学技术领域充满好奇心的读者，我尤其关注那些能够帮助我建立起系统性知识体系的读物。这本书给我的第一印象就是其内容的系统性和完整性。从目录的结构来看，它似乎不仅仅是某个特定中红外激光器的介绍，而是更侧重于从中红外激光器这一宏观概念出发，逐步深入到其背后的原理、设计、制造、测试以及可能的应用领域。这种循序渐进的叙述方式，对于我这样希望打下扎实理论基础的读者来说，是非常友好的。它不像是一些碎片化的科普文章，而是试图构建一个完整的知识框架，让读者能够融会贯通，理解事物之间的内在联系。我相信，通过阅读这本书，我能够更清晰地认识到中红外激光器在现代科技中的定位和重要性。

评分☆☆☆☆☆

我对作者的学术背景和专业积累一直很看重，因为这直接关系到书籍内容的权威性和前沿性。看到沈德元和范滇元先生的名字，我立刻联想到他们在光学领域，尤其是在激光技术方面深厚的造诣和丰富的研究经验。他们的著作通常以严谨的逻辑、精炼的语言和深刻的洞见而著称，深受业界的尊重。因此，我对这本书的内容质量充满了高度的期待。我预感这本书中涵盖的信息，不仅仅是教科书式的知识梳理，更可能融入了作者们多年的研究心得和对行业发展的独到见解。能够从这样经验丰富的学者手中获得关于中红外激光器的知识，这本身就是一种宝贵的学习机会，相信阅读过程会充满启发。

评分☆☆☆☆☆

作为一名希望了解中红外激光器在实际应用中可能发挥何种作用的读者，我非常看重这类专业书籍是否能够提供有价值的参考信息。虽然我尚未深入阅读，但从这本书的标题和作者的背景推测，它很可能不仅仅停留在理论层面，而是会涉及到一些中红外激光器在各个领域的实际应用案例，例如在遥感、光谱分析、医疗诊断、工业加工等方面的具体技术实现和发展趋势。这种将理论与实践相结合的视角，对于我理解技术背后的商业价值和未来发展前景至关重要。我希望这本书能够帮助我打开视野，了解这项技术是如何在现实世界中发挥其独特优势，并可能在未来带来哪些创新性的突破。