光泵浦外腔面发射激光器——理论、实验及应用9787030442888 科学出版社张鹏下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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发表于2024-12-23

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图书介绍

店铺：悟元图书专营店

出版社：科学出版社

ISBN：9787030442888

商品编码：29453740446

包装：平装

出版时间：2015-06-01

图书描述

图书基本信息
图书名称	光泵浦外腔面发射激光器——理论、实验及应用
作者	张鹏
定价	79.0元
出版社	科学出版社
ISBN	9787030442888
出版日期	2015-06-01
字数	569000
页码
版次	1
装帧	平装
开本	16开
商品重量	0.4Kg

内容简介

光泵浦外腔面发射激光器（VECSEL）是近年来兴起的一种新型激光器件，它综合了边发射型半导体激光器、垂直腔面发射半导体激光器及光泵浦固体薄片激光器的优点，能同时获得高输出功率、高光束质量以及从可见光到红外波段可设计的波长。《光泵浦外腔面发射激光器:理论、实验及应用》主要介绍增益理论、量子设计、热管理等与VECSEL相关的基本理论，高功率、倍频、锁模、可调谐等VECSEL实验研究的研究方法、研究趋势和研究前沿，以及VECSEL在激光显示、激光光谱学、自由空间通信、军事科学、生命科学等领域的主要应用。

作者简介

目录

编辑推荐
《光泵浦外腔面发射激光器:理论、实验及应用》可供从事激光器件研究和应用开发的科技人员，以及光学工程相关专业研究生参考。

文摘

'章简介
　　1.1半导体激光器
　　1.1.1激光的问世
　　激光（light amplification by stimulated emission of radiation，laser）与原子能、计算机、半导体并称为20世纪四大发明，其理论基础需要追溯到1900年普朗克（M.Planck）提出的量子假说。1905年，爱因斯坦（A.Einstein）在普朗克量子假说的基础上提出光子说，很好地解释了光电效应现象。1917年，爱因斯坦进一步提出光与物质相互作用理论，建立了受激辐射等基本概念，预测到光可以产生受激辐射放大。
　　1924年，托尔曼（R.C.Tolman）指出，产生粒子数反转的介质具有光学增益，这也是产生激光的基本条件之一。1953年，普罗科洛夫（A.M.Prokhorov）和汤斯（C.H.Townes）在微波段实现了受激辐射放大，分别独立报道了个微波受激辐射放大器（microwave amplification by stimulated emission of radiationmaser，MASER）。
　　把受激辐射放大从微波段推进到光频段的工作并不容易，因为要在光频段制作出与微波段类似的波长可比拟的封闭式谐振腔在当时几乎是不可能的。1958年，汤斯和肖洛（A.L.Schawlow）抛弃了尺度必须和波长可比拟的封闭式谐振腔的旧思路，提出利用尺度远大于波长的开放式光谐振腔实现光频段受激辐射放大的想法。这期间，布隆伯根（N.Bloembergen）提出利用光泵浦三能级原子系统原子数反转分布来实现受激辐射光放大的构思。
　　1960年5月15日，美国休斯公司实验室的梅曼（T.H.Maiman）利用红宝石棒观察到激光。梅曼在7月7日正式演示了世界台红宝石固态激光器：利用一个高强度闪光灯管来激发红宝石棒，在端面镀上反光镜的红宝石的其中一个端面钻一个孔，使激光可以从这个孔输出。当年8月16日，他在Nature 发表了一个简短的快报，后来被汤斯评论为：梅曼的论文是如此之短而又产生了如此众多的巨大影响，以致我相信它是上个世纪Nature 发表的任何精彩论文中单个文字重要的论文。
　　激光被称为快的刀、准的尺、亮的光，它是在有理论准备和生产实践迫切需要的背景下应运而生的，一经问世，就获得了异乎寻常的飞速发展。激光的发展使古老的光学科学和光学技术获得了新生，使人们能有效地利用的先进方法和手段，获得空前的效益和成果，从而极大地促进了生产力的发展，也在程度上改变了人们的生产及生活方式。
　　1.1.2半导体激光器简介
　　半导体物理学的迅速发展及晶体管的发明，使科学家们早在20世纪50年代就设想发明半导体激光器。莫斯科列别捷夫物理研究所的巴索夫（N.G.Basov）提出建立不平衡量子系统的三能级方法，这种方法可放大受激辐射，并立即被应用于无线电微波段的量子振荡器和放大器上。1958年，巴索夫首先提出利用半导体制造激光器的可能性，后来实现了通过PN结、电子束和光泵激发的各种类型的半导体激光器。
　　在1962年7月召开的固体器件研究国际会议上，美国麻省理工学院林肯实验室的两名学者克耶斯（Kyes）和奎斯特（Qwest）报告了GaAs材料的发光现象，这引起通用电气研究实验室工程师哈尔（Hall）的极大兴趣。哈尔立即制定了研制半导体激光器的计划，数周后获得成功。
　　1962年9月，世界上的台半导体激光器几乎同时由通用电气公司、国际商用机器公司和麻省理工学院林肯实验室三个有威望的研究机构发明问世，三家机构各自在一个月内都报道了GaAs的904nm相干输出。
　　20世纪60年代初期的半导体激光器是同质结型激光器，它是在一种材料上制作的PN结，只能在77K低温下以脉冲形式工作。1969年，单异质结激光器研制成功，它是由两种不同带隙的半导体材料薄层所组成，其阈值电流密度数值比同质结激光器降低了一个数量级，但单异质结激光器仍不能在室温下连续工作。
　　1970年，贝尔实验室等机构相继研制出室温连续工作的双异质结激光器（DHL），其结构特点是在P型和N型材料之间生长了具有较窄能隙材料的一个薄层，因此注入的载流子被限制在该区域内，注入较少的电流就可以实现载流子数的反转。双异质结激光器的诞生使半导体激光器的可用波段不断拓宽，线宽和调谐性能逐步提高。而足够可靠的半导体激光器直到70年代中期才出现。
　　异质结激光器的发展，启发了人们将超薄的半导体层作为激光器的激活层，以便产生量子效应。在MBE、MOCVD等半导体外延生长技术的推动下，1978年出现了世界上只半导体量子阱激光器（QWL），它大幅度地提高了半导体激光器的各种性能。量子阱半导体激光器与双异质结激光器相比，具有阈值电流低、输出功率高、频率响应好、光谱线宽窄、温度稳定性好和较高的电光转换效率等许多优点。
　　从20世纪70年代末开始，半导体激光器明显向着两个方向发展，一类是以传递信息为目的的信息型激光器，另一类是以提高光功率为目的的功率型激光器。分布反馈（DFB）式半导体激光器就是伴随光纤通信和集成光学回路的发展而出现的，它于1991年研制成功，完全实现了单纵模运行，在相干技术领域中又开辟了巨大的应用前景。在泵浦固体激光器等应用的推动下，高功率半导体激光器在20世纪90年代也取得了突破性进展，千瓦级的高功率半导体激光器已经商品化。
　　典型的条形半导体激光器（也称二极管激光器或激光二极管，laser diode，LD）结构如图1.1所示［1］，自上而下，分别为P型接触、P掺杂的覆层、P掺杂的波导层、有源区、N掺杂的波导层、N掺杂的覆层以及N型接触。由于有源区的厚度只有数微米，而出光孔径的宽度在数十微米，所以半导体激光器的输出光束呈椭圆形，其纵横比差别很大。纵向（也称快轴方向）光束发散角大，但光束质量较好，容易准直，而横向（慢轴方向）光束发散角小，但光束质量较差，一般是多模，不容易准直。因此，在一些对光束质量有特殊要求的应用中，半导体激光器的输出光束需要经过专门的整形之后才能达到使用要求。
　　图1.2是半导体激光器的光学谐振腔的示意图。从已完成外延生长的半导体晶圆片上划分出来的芯片，在与生长平面垂直方向上的两个解理面，能对激光提供约30%的反射率，形成激光谐振腔。但这种自然形成的谐振腔损耗太大，而且实际应用中一般也只希望激光器的一端出光，所以往往在其中的一个端面进行高反镀膜处理，构成如图1.2所示的谐振腔［1］。
　　图1.1条形半导体二极管激光器示意图
　　图1.2激光二极管的光学谐振腔示意图
　　1.1.2.1半导体激光器的特点
　　与固体激光器、气体光泵浦外腔面发射激光器——理论、实验及应用9787030442888 科学出版社张鹏下载 mobi epub pdf txt 电子书格式