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目录 1

序 1

前言 1

第一章 绪论 1

1.1 概述 1

1.2 宽频带可调谐一氧化碳分子激光器及其在光谱分析中的应用 4

1.2.1△v=1的激光跃迁 4

1.2.2△v=2的激光跃迁 5

1.3射频激励和波导一氧化碳分子激光器 5

1.3.2波导一氧化碳分子激光器 6

1.3.1 射频激励 6

1.4 大功率一氧化碳分子激光器及其工业应用 7

1.4.1 在工业加工方面的应用 8

1.4.2开辟新的应用领域 9

参考文献 10

第二章一氧化碳分子激光器的工作原理 14

2.1一氧化碳分子 14

2.2激发与粒子布居数反转 17

2.2.1 电子碰撞激发 18

2.2.2非谐性振动态，振动态（V-V）泵浦 19

2.2.3振动态的粒子布居数分布 21

2.2.4转动态的粒子布居数分布 24

2.2.5粒子布居数的反转条件和增益系数 26

2.3一氧化碳分子各振动能级之间的级联效应 28

2.4各种气体组分的作用 30

2.4.1氦气的作用 30

2.4.2氮气的作用 31

2.4.3氙气的作用 32

2.4.4氧气的作用 34

2.5冷却的作用及常采用的冷却方法 35

2.5.1采用液氮冷却 35

2.5.2采用气动膨胀冷却 35

2.6一氧化碳分子电子基态X1∑中高振动激发态与电子激发态A1Ⅱ之间的V-E传能及电子基态长波端的极限值 36

参考文献 42

3.1几种理论模型综述 44

第三章一氧化碳分子激光器的数值计算理论模型 44

3.2稳态近似理论模型 47

3.3一维解析动力学模型及其自洽解方法 55

3.3.1 电子能量分布的Boltzman方程 56

3.3.2一维流体和分子动力学基本方程 59

3.4数值计算实例 63

参考文献 67

第四章 几种一氧化碳分子激光器及其中部分激光器的制作技术 68

4.1低温（77K）流动式真空谐振腔宽频带一氧化碳分子激光器系统的设计与制作 68

4.1.1一氧化碳分子激光器谐振腔防振台的制作 68

4.1.2频率范围与光学元件的选择 70

4.1.3带有真空夹层的激光管的设计与制作 81

4.1.4 电源与检测、控制系统 82

4.1.5真空与混气系统 83

4.2低温（77K）流动式真空谐振腔双波长同时振荡宽频带一氧化碳分子激光器（△v=1）的设计与制作 85

4.2.1 双波长同时振荡一氧化碳分子激光器的工作原理、设计与制作 86

4.2.2光学元件的布局与选频系统 87

4.2.3双波长检测系统 92

4.3低温（77K）流动式真空谐振腔双振动能级跃迁宽频带一氧化碳分子激光器（△v=2）的设计与制作 92

4.3.1光学系统的选择 93

4.3.2检测系统 94

4.4.1 总体结构 98

4.4.2单程腔与三程腔光学系统设计 98

4.4三轴正交千瓦级横向流动直流自持放电一氧化碳分子激光器的设计与制作[15] 98

4.4.3测试系统 100

4.4.4电激励系统 101

4.4.5循环致冷系统的设计、制作 104

4.4.6输出特性 106

4.5低温（77K）纵向流动射频（RF）激励一氧化碳分子激光器的设计与制作 109

4.5.1射频电源 110

4.5.2匹配器的计算与制作 111

4.5.3射频激励纵向流动低温一氧化碳分子激光器的系统结构 115

4.5.4激光器系统的输出特性 117

4.6其他类型的一氧化碳分子激光器 119

4.6.1 气动冷却超音速一氧化碳分子激光器 119

4.6.2 电子束控制（EBC）直流放电激励方式大功率一氧化碳分子激光器 120

参考文献 121

第五章一氧化碳分子激光器的应用实例 124

5.1作为光声光谱分析仪的可调谐光源 124

5.1.1应用于大气中有害气体分析 126

5.1.2用于生物学基础研究 130

5.2作为激光磁共振（1MR）光谱分析仪的分步可调谐光源 134

5.2.1激光磁共振（Lascr Magnetic Resonance）的工作原理 134

5.2.2激光磁共振（LMR）光谱仪实验装置 136

5.3作为法拉第激光磁共振（FLMR）光谱分析仪的分步可调谐光源 138

5.4作为铀同位素分离的激发光源 140

5.5.1激光在工业加工中应用概述 143

5.5作为工业加工的射线工具 143

5.5.2一氧化碳分子激光器与二氧化碳激光器在金属切割加工中的比较 148

参考文献 152

第六章使用激光器的安全与防护 155

6.1来自激光束的危害与防护 156

6.2来自加工过程产生的有害气体的危害与防护 159

6.3来自强激光作用下的光学元件的危害与防护 160

参考文献 161

附录1一氧化碳分子激光器谱线理论计算数值表 162

（△v=2,△J=1） 162

附录Ⅱ宽频带一氧化碳分子激光器谱线图 183

后记 187