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第一章　脉冲气体放电物理学 1

§1-1 气体放电中的基本过程 1

1-1-1　平均自由程 1

1-1-2　弹性碰撞和非弹性碰撞 3

1-1-3　碰撞截面 4

§1-2　离化机构 6

1-2-1　单电子碰撞离化 6

1-2-2　串级电子碰撞离化 7

1-2-3　彭宁离化 7

1-2-4　光离化 7

1-2-5　X射线和其它射线引起的气体电离 8

§1-3　吸附和复合 10

1-3-1 吸附 10

1-2-6　电荷转移过程 10

1-3-2　离子-离子复合 11

目录 11

绪论 11

序 11

1-3-3　离子-电子复合 13

1-3-4　离子的扩散 14

§1-4　激发和猝灭过程 14

1-4-1　电子碰撞激发 15

1-4-2　共振激发能量转移 18

1-4-3　电荷转移激发 20

1-4-4　彭宁效应 20

1-4-5　分解激发机构 21

§1-5　电子能量分布函数 23

1-5-1　统计量的平均 24

1-5-2　玻耳兹曼输运方程 25

1-5-3　玻耳兹曼输运方程的简化 28

1-5-4 一个例子——CO2激光等离子体中的电子能量分布函数 31

§1-6　脉冲气体放电的形成 32

1-6-1　低气压下的汤生击穿理论 33

1-6-2　高气压下的击穿理论 35

1-6-3　非自持放电理论 41

1-6-4　脉冲气体放电的稳定性和均匀性 43

参考文献 46

第二章　横向激励大气压（TEA）CO2激光器 47

§2-1 TEA CO2激光器的基本特征 47

§2-2 高气压均匀辉光放电技术 51

2-2-1 针电阻型横向放电技术 51

2-2-2 双放电型TEA CO2激光器 52

2-3-1 紫外光源 55

§2-3 紫外预电离TEA CO2激光器 55

2-3-2　紫外光源的光谱特性 59

2-3-3　紫外光电离机构 60

2-3-4 紫外预电离TEA CO2激光器 63

§2-4 典型紫外光预电离TEA CO2激光器的设计 64

2-4-1 横向放电均匀场电极的设计 64

2-4-2　放电回路的设计 67

2-4-3　TEA CO2激光器对真空系统的要求 77

2-4-4　谐振腔及模的控制 77

§2-5 紫外预电离TEA CO2激光器的特性和参量 82

测量 82

2-5-1 电学测量 84

2-5-2　光学测量 87

2-6-1 短脉冲TEA CO2激光器 92

§2-6 各种特殊的TEA CO2激光器 92

2-6-2　重复频率和封离型TEA CO2激光器 95

2-6-3 超高气压TEA CO2激光器 96

§2-7 TEA CO2激光器的动力学过程 97

参考文献 104

第三章　电子束控制放电的气体激光器 105

§3-1　概念与分类 105

§3-2　电子束传播的物理过程 106

3-2-1　电子束的用途 106

3-2-2　电子束的能量损耗 106

3-2-3　较高能的电子束传播 113

3-2-4 二次电子的产生与分布 114

§3-3　泵浦过程 121

3-3-1 泵浦模型 121

3-3-2　激发效率 127

3-3-3　泵浦的均匀性 130

§3-4　受激过程的建立 131

3-4-1　光强公式的导出 131

3-4-2　快泵浦激光特性 134

3-4-3　上激光能级长寿命的激光特性 135

3-4-4　任意泵浦函数的增益 137

3-4-5　激光放大 138

§3-5　激光器和放大器的运转特性 138

3-5-1　结构与运转过程 138

3-5-2　CO2激光器运转特性 139

3-5-3　放大器运转特性 145

§3-6　激光系统设计与参量测量 150

3-6-1　总体设计考虑 150

3-6-2　典型器件设计参数 151

3-6-3　小型器件的设计 159

3-6-4　放大器设计 161

3-6-5　系统参量测量 171

§3-7　常用电子枪特性 172

3-7-1　冷阴极电子枪 173

3-7-2　二次发射枪 179

3-7-3　其它类型电子枪 181

3-7-4　各种枪特性比较 183

3-7-5　常用的枪电源 185

参考文献 187

第四章　金属蒸气激光器 189

§4-1　概述 189

4-2-1　一般考虑 192

§4-2 自终止跃迁激光器 192

4-2-2 自终止跃迁有效反转的条件 194

§4-3　铜蒸气激光器 196

4-3-1　铜原子能级 196

4-3-2　器件分类方式 198

4-3-3　纯铜蒸气激光器 199

4-3-4　卤化铜激光器 202

4-3-5　电源线路 205

§4-4　铜蒸气激光器工作特性 210

4-4-1　铜蒸气密度 210

4-4-2　工作参数 212

4-4-3　工作寿命 215

4-4-4　光束质量 216

4-5-1　理论模型 217

§4-5　基本动力学过程 217

4-5-2　动力学过程的实验研究 225

§4-6　其它脉冲金属蒸气激光器 230

4-6-1　铅蒸气激光器 230

4-6-2　锰蒸气激光器 232

4-6-3　金蒸气激光器 233

4-6-4　钡蒸气激光器 235

参考文献 237

第五章　准分子激光器 238

§5-1　准分子的发现及其定义 238

§5-2　准分子激光器发展简介 239

5-2-1　准分子能级结构及其特性 239

5-2-2　准分子激光器的发展 240

5-3-1　最小泵浦功率与激活体系的关系 241

§5-3　准分子激光器的泵浦装置 241

5-3-2　电子束泵浦 243

5-3-3　电子束控制放电泵浦 244

5-3-4　放电泵浦 245

§5-4　稀有气体准分子激光器 248

5-4-1　位能曲线和辐射跃迁 249

5-4-2　准分子的形成和猝灭 250

5-4-3　Xe2准分子激光器 252

5-4-4　Kr2和Ar2准分子激光器 254

§5-5　稀有气体单卤化物准分子激光器 255

5-5-1　稀有气体单卤化物的光谱 255

5-5-2　增益系数、饱和强度和感应辐射截面 259

5-5-3　动力学过程 262

5-5-4　典型器件 266

5-5-5　输出特性研究和器件性能改进 272

§5-6　其它准分子激光器 289

5-6-1　汞卤化物准分子激光器 289

5-6-2　金属-稀有气体及金属-金属准分子激光器 291

5-6-3　稀有气体氧化物准分子激光器 291

5-6-4　三元体系准分子激光器 292

参考文献 293

第六章　氮分子激光器 294

§6-1　工作原理 295

6-1-1　工作能级及其跃迁 295

6-1-2　粒子数反转条件 296

6-1-3　Franck-Condon因子和谱线相对强度 298

§6-2　氮分子激光器的输出特性 301

6-2-1 辐射功率密度与参数间的关系 301

6-2-2　辐射谱 304

6-2-3　相干性 307

§6-3　氮分子激光器的泵浦装置 309

6-3-1　氮分子激光器对泵浦源的要求 309

6-3-2 Blumlein电路 310

6-3-3　电路方程 312

6-3-4　放电参数测量 313

§6-4　氮分子激光器的典型器件 318

6-4-1 纵向激发 318

6-4-2　横向激发 319

参考文献 329

第七章　化学激光器 330

§7-1 化学激光器的工作原理 330

7-1-1　反转机理 331

7-1-2　HF化学激光器原理 334

7-1-3　弛豫过程 336

§7-2 脉冲HF激光器的结构 338

7-2-1 电引发脉冲HF激光器 338

7-2-2　电子束引发HF激光器 341

7 2-3　重复频率HF激光器 345

§7-3 脉冲HF激光器的特性 348

7-3-1 电特性 348

7 3-2　气体参数 351

7 3-3　辐射谱及方向性 353

7-3-4　动力学过程 355

§7-4　其它化学激光器 357

参考文献 360

8-1-1　概念与分类 361

§8-1　基本概念 361

第八章　光泵气体激光器 361

8-1-2　共振光泵泵浦函数和增益 367

§8-2　典型的光泵气体激光器 368

8-2-1　光泵耦合方法 368

8-2-2　光泵NH3激光器 371

8-2-3　光泵CF4激光器 373

8-2-4　其它光泵气体激光器 374

§8-3　光泵四波混频-受激拉曼激光器 377

8-3-1　光泵非线性激光器原理 377

8-3-2　拉曼散射增益 378

8-3-3　光泵四波混频方法 382

8-3-4　H2拉曼激光器结构 384

8-3-5　H2拉曼激光器的一些参数和运转特性 387

8-3-6　其它光泵非线性激光器 389

参考文献 390

第九章　脉冲气体激光器的应用 391

§9-1　脉冲气体激光器在激光武器中的应用 391

§9-2　脉冲气体激光器在激光核聚变中的应用 394

9-2-1　短脉冲短波长振荡的获得 397

9-2-2　大口径放大器的研制 398

9-2-3　紫外高功率窗口材料及膜层研究 399

§9-3　脉冲气体激光器在激光分离同位素中的应用 400

§9-4　脉冲气体激光器在激光测距和通信中的应用 402

9-4-1　激光测距 402

9-4-2　激光通信 404

§9-5　脉冲气体激光器在工业中的应用 406

9-5-1　激光与材料表面相互作用的物理过程 407

9-5-2　激光标记 408

9-5-3　激光微调 409

9-5-4　激光退火 410

9-5-5　激光光刻 411

9-5-6　激光掺杂 412

9-5-7 激光沉积 413

§9-6 脉冲气体激光器在科学研究中的应用 414

9-6-1　激光光谱学用的光源 414

9-6-2　用非线性过程扩展激光波段 416

9-6-3　激光化学合成 417

§9-7　脉冲气体激光器在医学上的应用 419

9-7-1　利用激光光化学作用诊断和治疗癌症 419

9-7-2　紫外光刀和镇痛应用 420

参考文献 421