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激光模场及光束质量表征

作者: 冯国英著 , 周寿桓著 , 高春清著

出版社: 国防工业出版社

出版时间: 2016-12

版次: 1

ISBN: 9787118111767

定价: 108.00

装帧: 精装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

丛书: 现代激光技术及应用丛书

分类: 工程技术

14人买过

　　丛书共计23分册，860余万字，以激光技术的进展为核心，围绕高功率、高亮度激光器，激光束的传输、控制以及在国防中的应用三个领域，系统且重点突出地介绍了现代激光技术的发展与应用。丛书包含现代激光技术的进展、关键科学技术问题，所有编写人员都是长期从事该领域研究并获得重要成果的一流研究人员，因此，书中不仅理论系统，还含有大量作者的心得体会、研究成果，实用价值很高，引领性强。

　　丛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、硕士及博士研究生来说，也是一套非常有价值的参考书。

　　丛书已由国防工业出版社公开出版发行，丛书码洋2099元/套。

　　冯国英，四川大学电子信息学院教授，博士生导师，副院长。主要研究方向为固体激光技术和光通信、激光线性和非线性传输及其应用技术研究等。在国内外发表学术论文60余篇。主研项目获四川省科技进步二等奖二项，获国防科工委科技进步二等奖一项，获四川省科技进步三等奖二项。入选国家教育部骨干教师；获首届“四川青年五四奖章”，获“四川省三八红旗手”称号。

第1章激光模式的解析表达

1.1传输方程00

1.2基模高斯光束00

1.2.1高斯模场的求解00

1.2.2基本性质00

1.2.3高斯光束q参数00

1.2.4ABCD定律00

1.2.5谐振腔中的q参数0

1.2.6高斯光束Q参数0

1.2.7ABCD定律0

1.2.8谐振腔中的Q参数0

1.2.9本征光线描述高斯光束0

1.3高阶高斯光束0

1.4矩形域的模式（HGmn模式）0

1.5圆形域的模式（LGpl模式）0

1.6稳定球面腔中的模式0

1.6.1模式参数0

1.6.2共焦腔与无穷多个稳定球面腔等价0

1.6.3稳定球面腔的等价共焦腔0

1.7阶跃光纤中的模式0

1.7.1导波模模式0

1.7.2边界条件和本征值方程0

1.7.3传导模式及截止频率0

1.7.4归一化传输常数0

1.7.5弱波导近似0

1.7.6阶跃光纤中的LP模式(LPmn模式)0

1.8有效折射率法0

参考文献0

第2章模场的数值求解

2.1开腔衍射理论0

2.2复杂光学系统的ABCD矩阵及衍射积分方程0

2.3Fox-Li数值迭代法0

2.4分步傅里叶变换0

2.5无源腔中的模场0

2.6有源腔分析0

2.7VRM腔中的模场0

2.8特征向量法0

2.9平面波展开法0

2.10有限差分法0

2.11有限元法0

2.12多模式的调Q激光0

2.12.1理论分析0

2.12.2实验测量0

参考文献0

第3章涡旋光束

3.1涡旋光束简介0

3.2涡旋光束的特性0

3.2.1轨道角动量0

3.2.2由偏振引起的角动量0

3.3涡旋光束的产生方法0

3.3.1腔内选模法0

3.3.2腔外转换法0

3.4涡旋光束的测量方法0

3.4.1扭矩测量法0

3.4.2光强二阶矩测量法0

3.4.3利用全息光栅法测量光束的螺旋相位

3.4.4利用Mach-Zehnder干涉仪进行测量

3.4.5利用周期渐变光栅进行测量

参考文献

第4章激光束的束宽及光束质量评价参数

4.1束半宽的定义

4.1.11/n定义

4.1.2环围功率（能量）定义

4.1.3熵束宽的定义

4.1.4高斯拟合定义

4.1.5二阶矩定义

4.2束宽的测量

4.2.1针孔扫描法测束宽

4.2.2刀口法测束宽

4.2.3狭缝扫描法测束宽

4.2.4可变光阑法测束宽

4.2.5成像器件测束宽

4.3近场光束质量评价参数

4.3.1光强调制度

4.3.2光强均匀度

4.3.3光强对比度

4.3.4波前分布的均方根

4.3.5波前梯度的均方根

4.3.6高阶对比度

4.3.7强度概率密度分布

4.3.8功率谱密度

4.4远场光束质量评价参数

4.4.1聚焦光斑尺寸

4.4.2远场发散角

4.4.3斯特列尔比

4.4.4桶中功率

4.4.5衍射极限倍数

4.4.6BQ因子

4.4.7BPF因子

4.4.8VBQ因子

4.5传输质量评价参数

4.5.1束参数积

4.5.2空间束宽积

4.5.3M2因子

4.5.4K因子

4.5.5M2曲线

4.6光束质量因子M2和M2曲线的测量方法

4.6.1聚焦两点法测M2

4.6.2光腰两点法测M2

4.6.3调焦两点法测M2

4.6.4三点法测M2

4.6.5多点拟合法测M2

4.6.6M2因子实时测量方法

4.6.7M2曲线的测量

4.6.8基于MZ-PDI的复振幅重建及M2曲线测量

参考文献

第5章激光模式的产生、线性传输及叠加

5.1TEMmn模式的产生

5.2HGmn模式的传输

5.3LGpl模式的传输

5.4LPmn模式的传输

5.5HGmn模式的相干叠加

5.5.1两个HGmn模式相干叠加

5.5.2三个HGmn模式相干叠加

5.5.3多个HGmn模式相干叠加

5.5.4多个HGmn模式叠加为LGmn模式

5.6LGmn模式相干叠加

5.6.1两个LGmn模式相干叠加

5.6.2三个LGmn模式相干叠加

5.6.3多个LGmn模式相干叠加

5.7LPmn模式相干叠加

5.7.1两个LPmn模式相干叠加

5.7.2三个LPmn模式相干叠加

5.7.3多个LPmn模式相干叠加

5.8HGmn模式非相干叠加

5.8.1两个HGmn模式非相干叠加

5.8.2三个HGmn模式非相干叠加

5.8.3多个HGmn模式非相干叠加

5.9LGpl模式非相干叠加

5.9.1两个LGpl模式非相干叠加

5.9.2三个LGpl模式非相干叠加

5.9.3多个LGpl模式非相干叠加

5.10LPmn模式非相干叠加

5.10.1两个LPmn模式非相干叠加

5.10.2三个LPmn模式非相干叠加

5.10.3多个LPmn模式非相干叠加

5.11正交偏振模式的叠加

5.11.1两个正交偏振的HG01和HG10模式的叠加

5.11.2两个正交偏振的HG02和HG20模式的叠加

5.11.3两个正交偏振的LG01模式的叠加

5.11.4两个正交偏振的LGn1模式的叠加

5.11.5两个正交偏振的LP11模式的叠加

5.11.6两个正交偏振的LP1n模式的叠加

5.12模式耦合

5.12.1到HGmn模式的耦合

5.12.2到LGmn模式的耦合

5.12.3到阶跃光纤的耦合

5.12.4到其他正交模式系的耦合

参考文献

第6章基于速率方程的光纤激光器模式分析

6.1多模光纤放大器速率方程组的建立

6.1.1光子速率方程

6.1.2泵浦光速率方程

6.1.3信号光速率方程

6.1.4粒子数密度速率方程

6.1.5三能级系统的速率方程组

6.1.6四能级系统的速率方程组

6.1.7多模光纤放大器速率方程组

6.1.8两个LP模式的放大

6.1.9三个LP模式的放大

6.2光纤激光脉冲放大的模式分析

6.2.1多模式高斯单脉冲放大

6.2.2多模式脉冲放大速率方程

6.3共掺光纤激光器理论模型

6.3.1泵浦光和信号光的功率分布

6.3.2不同信号光波长时的输出功率

6.3.3交叉弛豫过程对镱铥共掺光纤激光器的影响

6.3.4输出功率随泵浦功率的变化

6.3.5输出功率随掺杂浓度的变化

参考文献

第7章光纤模式的测量

7.1模式分析的研究进展

7.1.1解析CCD图像法

7.1.2三镜环形腔法

7.1.3低相干干涉法

7.1.4C2成像法

7.1.5相关滤波器法

7.2S2法

7.2.1基本原理

7.2.2数值模拟

7.2.3实验测量

7.3F2法

7.3.1基本原理

7.3.2数值模拟

7.3.3实验测量

参考文献
内容简介:
　　丛书共计23分册，860余万字，以激光技术的进展为核心，围绕高功率、高亮度激光器，激光束的传输、控制以及在国防中的应用三个领域，系统且重点突出地介绍了现代激光技术的发展与应用。丛书包含现代激光技术的进展、关键科学技术问题，所有编写人员都是长期从事该领域研究并获得重要成果的一流研究人员，因此，书中不仅理论系统，还含有大量作者的心得体会、研究成果，实用价值很高，引领性强。

　　丛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、硕士及博士研究生来说，也是一套非常有价值的参考书。

　　丛书已由国防工业出版社公开出版发行，丛书码洋2099元/套。
作者简介:
　　冯国英，四川大学电子信息学院教授，博士生导师，副院长。主要研究方向为固体激光技术和光通信、激光线性和非线性传输及其应用技术研究等。在国内外发表学术论文60余篇。主研项目获四川省科技进步二等奖二项，获国防科工委科技进步二等奖一项，获四川省科技进步三等奖二项。入选国家教育部骨干教师；获首届“四川青年五四奖章”，获“四川省三八红旗手”称号。
目录:
第1章激光模式的解析表达

1.1传输方程00

1.2基模高斯光束00

1.2.1高斯模场的求解00

1.2.2基本性质00

1.2.3高斯光束q参数00

1.2.4ABCD定律00

1.2.5谐振腔中的q参数0

1.2.6高斯光束Q参数0

1.2.7ABCD定律0

1.2.8谐振腔中的Q参数0

1.2.9本征光线描述高斯光束0

1.3高阶高斯光束0

1.4矩形域的模式（HGmn模式）0

1.5圆形域的模式（LGpl模式）0

1.6稳定球面腔中的模式0

1.6.1模式参数0

1.6.2共焦腔与无穷多个稳定球面腔等价0

1.6.3稳定球面腔的等价共焦腔0

1.7阶跃光纤中的模式0

1.7.1导波模模式0

1.7.2边界条件和本征值方程0

1.7.3传导模式及截止频率0

1.7.4归一化传输常数0

1.7.5弱波导近似0

1.7.6阶跃光纤中的LP模式(LPmn模式)0

1.8有效折射率法0

参考文献0

第2章模场的数值求解

2.1开腔衍射理论0

2.2复杂光学系统的ABCD矩阵及衍射积分方程0

2.3Fox-Li数值迭代法0

2.4分步傅里叶变换0

2.5无源腔中的模场0

2.6有源腔分析0

2.7VRM腔中的模场0

2.8特征向量法0

2.9平面波展开法0

2.10有限差分法0

2.11有限元法0

2.12多模式的调Q激光0

2.12.1理论分析0

2.12.2实验测量0

参考文献0

第3章涡旋光束

3.1涡旋光束简介0

3.2涡旋光束的特性0

3.2.1轨道角动量0

3.2.2由偏振引起的角动量0

3.3涡旋光束的产生方法0

3.3.1腔内选模法0

3.3.2腔外转换法0

3.4涡旋光束的测量方法0

3.4.1扭矩测量法0

3.4.2光强二阶矩测量法0

3.4.3利用全息光栅法测量光束的螺旋相位

3.4.4利用Mach-Zehnder干涉仪进行测量

3.4.5利用周期渐变光栅进行测量

参考文献

第4章激光束的束宽及光束质量评价参数

4.1束半宽的定义

4.1.11/n定义

4.1.2环围功率（能量）定义

4.1.3熵束宽的定义

4.1.4高斯拟合定义

4.1.5二阶矩定义

4.2束宽的测量

4.2.1针孔扫描法测束宽

4.2.2刀口法测束宽

4.2.3狭缝扫描法测束宽

4.2.4可变光阑法测束宽

4.2.5成像器件测束宽

4.3近场光束质量评价参数

4.3.1光强调制度

4.3.2光强均匀度

4.3.3光强对比度

4.3.4波前分布的均方根

4.3.5波前梯度的均方根

4.3.6高阶对比度

4.3.7强度概率密度分布

4.3.8功率谱密度

4.4远场光束质量评价参数

4.4.1聚焦光斑尺寸

4.4.2远场发散角

4.4.3斯特列尔比

4.4.4桶中功率

4.4.5衍射极限倍数

4.4.6BQ因子

4.4.7BPF因子

4.4.8VBQ因子

4.5传输质量评价参数

4.5.1束参数积

4.5.2空间束宽积

4.5.3M2因子

4.5.4K因子

4.5.5M2曲线

4.6光束质量因子M2和M2曲线的测量方法

4.6.1聚焦两点法测M2

4.6.2光腰两点法测M2

4.6.3调焦两点法测M2

4.6.4三点法测M2

4.6.5多点拟合法测M2

4.6.6M2因子实时测量方法

4.6.7M2曲线的测量

4.6.8基于MZ-PDI的复振幅重建及M2曲线测量

参考文献

第5章激光模式的产生、线性传输及叠加

5.1TEMmn模式的产生

5.2HGmn模式的传输

5.3LGpl模式的传输

5.4LPmn模式的传输

5.5HGmn模式的相干叠加

5.5.1两个HGmn模式相干叠加

5.5.2三个HGmn模式相干叠加

5.5.3多个HGmn模式相干叠加

5.5.4多个HGmn模式叠加为LGmn模式

5.6LGmn模式相干叠加

5.6.1两个LGmn模式相干叠加

5.6.2三个LGmn模式相干叠加

5.6.3多个LGmn模式相干叠加

5.7LPmn模式相干叠加

5.7.1两个LPmn模式相干叠加

5.7.2三个LPmn模式相干叠加

5.7.3多个LPmn模式相干叠加

5.8HGmn模式非相干叠加

5.8.1两个HGmn模式非相干叠加

5.8.2三个HGmn模式非相干叠加

5.8.3多个HGmn模式非相干叠加

5.9LGpl模式非相干叠加

5.9.1两个LGpl模式非相干叠加

5.9.2三个LGpl模式非相干叠加

5.9.3多个LGpl模式非相干叠加

5.10LPmn模式非相干叠加

5.10.1两个LPmn模式非相干叠加

5.10.2三个LPmn模式非相干叠加

5.10.3多个LPmn模式非相干叠加

5.11正交偏振模式的叠加

5.11.1两个正交偏振的HG01和HG10模式的叠加

5.11.2两个正交偏振的HG02和HG20模式的叠加

5.11.3两个正交偏振的LG01模式的叠加

5.11.4两个正交偏振的LGn1模式的叠加

5.11.5两个正交偏振的LP11模式的叠加

5.11.6两个正交偏振的LP1n模式的叠加

5.12模式耦合

5.12.1到HGmn模式的耦合

5.12.2到LGmn模式的耦合

5.12.3到阶跃光纤的耦合

5.12.4到其他正交模式系的耦合

参考文献

第6章基于速率方程的光纤激光器模式分析

6.1多模光纤放大器速率方程组的建立

6.1.1光子速率方程

6.1.2泵浦光速率方程

6.1.3信号光速率方程

6.1.4粒子数密度速率方程

6.1.5三能级系统的速率方程组

6.1.6四能级系统的速率方程组

6.1.7多模光纤放大器速率方程组

6.1.8两个LP模式的放大

6.1.9三个LP模式的放大

6.2光纤激光脉冲放大的模式分析

6.2.1多模式高斯单脉冲放大

6.2.2多模式脉冲放大速率方程

6.3共掺光纤激光器理论模型

6.3.1泵浦光和信号光的功率分布

6.3.2不同信号光波长时的输出功率

6.3.3交叉弛豫过程对镱铥共掺光纤激光器的影响

6.3.4输出功率随泵浦功率的变化

6.3.5输出功率随掺杂浓度的变化

参考文献

第7章光纤模式的测量

7.1模式分析的研究进展

7.1.1解析CCD图像法

7.1.2三镜环形腔法

7.1.3低相干干涉法

7.1.4C2成像法

7.1.5相关滤波器法

7.2S2法

7.2.1基本原理

7.2.2数值模拟

7.2.3实验测量

7.3F2法

7.3.1基本原理

7.3.2数值模拟

7.3.3实验测量

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