氣體激光動力學及器件優化設計

本書可作為光學工程、激光技術、氣體放電、光電子技術以及相關專業的研究生教材及高年級本科生的教學參考書，也可作為相關工程技術人員的參考書。

本書的前半部分介紹了氣體激光的相關基礎知識，包括氣體放電等離子體的基本性質，氣體放電等離子體中的基本過程，帶電粒子的運動及等離子體電阻率，氣體的粘度、導熱和擴散；本書的後半部分闡述了高斯光束的傳播、穩定球面諧振腔、非穩定球面諧振腔、激光的基本原理和特性，着重介紹了二氧化碳激光器和銅蒸氣激光器，討論了優化方法——遺傳算法的基本原理及其計算程序的實現，給出了用遺傳算法優化設計二氧化碳激光器和銅蒸氣激光器的具體實例，最後介紹了封離型和大功率橫流二氧化碳激光器的實驗及其結果。 ^[1] 

序

前言

第1章　氣體放電等離子體的基本性質

1.1 氣體電離及等離子體的基本概念

1.2 德拜屏蔽

1.3 等離子體鞘層

1.4 等離子體振盪

參考文獻

第2章 氣體放電等離子體中的基本過程

2.1 粒子及其相互之間的作用

2.2 帶電粒子與原子之間的彈性碰撞

2.3 氣體原子的激發和電離

2.4 氣體原子的去激發和去電離

2.5 氣體放電分類

參考文獻

第3章 帶電粒子的運動及等離子體電阻率

3.1 帶電粒子的熱運動

3.2 帶電粒子的漂移

3.3 帶電粒子的擴散

3.4 帶電粒子的雙極性擴散

3.5 穩恆態解

3.6 複合

3.7 完全電離等離子體中的碰撞

參考文獻

第4章 氣體的粘度

4.1 粘度的定義和單位

4.2 氣體粘度理論及其傳遞性質

4.3 低壓氣體粘度的計算

4.4 低壓氣體混合物粘度的計算方法

4.5 高壓對純氣體粘度影響的修正方法

4.6 高壓對氣體混合物粘度影響的修正方法

參考文獻

第5章 氣體的導熱

5.1 定義和單位

5.2 單原子氣體熱導率的計算方法

5.3 多原子氣體熱導率的計算方法

5.4 温度對低壓氣體熱導率的影響

5.5 高壓對氣體熱導率影響的估計方法

5.6 低壓氣體混合物熱導率的計算方法

5.7 温度和壓力對氣體混合物熱導率的影響

參考文獻

第6章 氣體的擴散

6.1 基本概念和單位

6.2 低壓雙元氣體體系擴散係數的計算

6.3 低壓雙元氣體混合物擴散係數的經驗公式

6.4 壓力對氣體擴散的影響

6.5 温度對氣體擴散的影響

6.6 多組元氣體混合物的擴散

參考文獻

第7章 高斯光束的傳播

7.1 光波傳播的基本方程

7.2 衍射問題的處理

7.3 徑向有限制的光束傳輸

7.4 高斯光束的聚焦

參考文獻

第8章 穩定球面諧振腔

8.1 無限大孔徑諧振腔

8.2 透鏡諧振腔和多模諧振腔的光束髮散角

8.3 有限孔徑諧振腔

8.4 增益分佈對模結構的影響

8.5 靈敏度調整

8.6 相位共軛諧振腔（PCM諧振腔）

參考文獻

第9章 非穩定球面諧振腔

9.1 幾何光學近似分析

9.2 幾種典型的諧振腔及其耦合輸出

9.3 波動光學分析方法

9.4 非穩定諧振腔的發散角

參考文獻

第10章 激光原理和特性

10.1 譜線加寬

10.2 增益係數

10.3 激光速率方程

10.4 三能級系統

10.5 粒子數反轉分佈條件

10.6 激光放大的閾值條件

10.7 均勻加寬的模式競爭和頻率牽引

10.8 激光器的輸出特性

參考文獻

第11章 二氧化碳激光器

11.1 概述

11.2 二氧化碳激光粒子數反轉機理

11.3 典型二氧化碳激光系統

11.4 二氧化碳激光動力學機理研究

參考文獻

第12章 銅蒸氣激光器

12.1 概述

12.2 銅蒸氣激光輻射原子躍遷

12.3 銅蒸氣激光研究的發展與現狀

12.4 銅蒸氣激光動力學機理研究

12.5 銅蒸氣激光器應用與展望

參考文獻

第13章 優化設計與實驗

13.1 遺傳算法概述

13.2 遺傳算法程序設計

13.3 二氧化碳激光器諧振腔的優化

13.4 二氧化碳激光器氣壓參量的優化

13.5 銅蒸氣激光器乙C放電電路的優化

13.6 大口徑銅蒸氣激光“黑心”的優化消除

13.7 大功率銅蒸氣激光器系統的優化

13.8 優化銅蒸氣激光的動力學強化機理研究

13.9 大功率橫流二氧化碳激光器殘餘氣體成分的確定

13.10 大功率橫流二氧化碳激光橫模的測量

參考文獻

附錄

附錄A 本書各物理量符號對照表

附錄B 常用物理常數

附錄C 常用等離子體參量和公式

附錄D Lennard-Jones勢的勢能參數

附錄E 常見氣體物性參數 ^[2]