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第1章 高峰值功率固体激光器的新进展1

1.1 热光效应1

1.2 热透镜焦距测量3

1.3 横模5

1.4 同时调Q和锁模高功率激光器新进展8

1.5 影响激光光束质量的涂层技术11

1.6 准相位匹配技术与准相位匹配非线性晶体12

1.7 光参量振荡（OPO）理论13

1.8 实用OPO的性能及其新进展17

1.9 附录19

参考文献24

第2章 金属纳米颗粒复合材料的激光退火29

2.1 引言29

2.2 在电介质基体中利用低能离子注入法合成金属纳米颗粒39

2.3 高功率准分子激光脉冲与含离子合成银纳米颗粒的SLSG的相互作用42

2.4 含银纳米颗粒的钠钙玻璃的多脉冲激光退火50

2.5 含银纳米颗粒的钠钙玻璃的激光和热联合退火53

2.6 含离子合成铜纳米颗粒的蓝宝石的激光退火57

2.7 含离子合成铜纳米颗粒的二氧化硅的激光退火65

参考文献71

第3章 单晶光弹调制器77

3.1 单晶光弹调制器（SCPEM）基础77

3.1.1 传统光弹调制器77

3.1.2 SCPEM的定义及简介78

3.1.3 用于制作SCPEM的两种候选材料：LiTaO3和LiNbO379

3.2 SCPEM的理论80

3.2.1 简化至一维：由y方向激发的x方向振荡80

3.2.2 x方向振荡对双折射的影响81

3.2.3 纵向激发的振荡83

3.2.4 横向激发的振荡86

3.2.5 讨论与评价89

3.2.6 与泡克尔斯盒的对比91

3.2.7 电学模型92

3.2.8 力学模型93

3.2.9 一维视图下SCPEM的接收角94

3.2.10 折射率椭球主轴的旋转96

3.2.11 二维视图下SCPEM的接收角96

3.2.12 SCPEM的有效孔径98

3.2.13 空间变换人工双折射简介99

3.3 SCPEM的实验分析101

3.4 SCPEM的应用104

3.4.1 脉冲激光二极管的时分复用104

3.4.2 调Q107

3.4.3 脉冲选择111

3.4.4 用于连续波运转的光开关112

3.4.5 椭圆偏光法112

3.5 附录113

3.5.1 弹性力学和压电学113

3.5.2 声波116

3.5.3 电光学和弹性光学118

3.5.4 透过率对δ和ψ的依赖120

3.5.5 BK7、LiNbO3和LiTaO3的材料系数122

参考文献129

第4章 用于红外激光的衍射微光学131

4.1 用于CO2激光器的金刚石衍射光学元件133

4.1.1 面临的问题133

4.1.2 金刚石薄膜表面的激光微加工134

4.1.3 通过激光微观构造实现的金刚石DOE研究138

4.1.4 干法刻蚀技术能力研究140

4.1.5 金刚石薄膜的离子-化学法刻蚀140

4.1.6 结果分析142

4.2 蓝宝石基底上DOE微起伏形成方法的开发与研究144

4.3 卤化银波导端面上衍射型微起伏的实现与研究149

4.4 衍射微起伏的最优化154

4.4.1 DOE最优化的不同方法154

4.4.2 使用遗传算法实现对径向对称DOE相位的最优化155

4.4.3 实验结果（四级DOE）159

4.5 结论161

参考文献162

第5章 飞秒激光金属加工过程中的微纳尺度热传导166

5.1 引言166

5.2 非平衡模型168

5.2.1 经典热传导模型及推广168

5.2.2 两步加热模型172

5.3 半经典两步加热模型175

5.3.1 模型表述176

5.3.2 电子动压178

5.3.3 双温模型中的激光热源179

5.3.4 数值计算结果180

5.4 超快熔融与重凝183

5.4.1 界面跟踪方法184

5.4.2 纳秒至飞秒激光辐照下的金膜熔融与重凝189

5.4.3 微粒191

5.5 超热电子崩198

5.5.1 超热电子崩力的成因198

5.5.2 超快变形——电子崩199

5.5.3 一维的例子201

5.6 结论204

参考文献209

第6章 环境介质中金属的高功率飞秒激光加工214

6.1 引言214

6.2 激光与材料相互作用216

6.2.1 金属217

6.2.2 半金属和半导体217

6.2.3 电介质218

6.3 光束的传播219

6.3.1 建模与方法219

6.3.2 计算得到的强度分布223

6.4 金属类材料的表面轮廓225

6.4.1 建模与方法225

6.4.2 表面轮廓228

6.5 结果与讨论229

6.6 结论235

参考文献236

第7章 飞秒激光介导的块状眼组织多光子激发成像239

7.1 引言239

7.2 多光子成像系统包括两个主件：多光子显微镜和Chameleon飞秒激光器242

7.3 研究对象及分析245

7.3.1 角膜和巩膜分析245

7.3.2 视网膜分析246

7.4 角膜的多光子成像247

7.4.1 基于多光子激发显微术／层析摄影术以亚细胞分辨率对角膜结构进行的光学概述247

7.4.2 借助2PF和SHG信号成像串联组合的鲍曼层光学测定259

7.4.3 角膜神经纤维的光学观测260

7.5 巩膜的多光子成像：完整巩膜组织的原位非线性光学切片检查262

7.5.1 在730nm激发波长下基于2PF的纤维细胞选择性显示262

7.5.2 在840nm激发波长下基于SHG的胶原蛋白选择性显示262

7.5.3 巩膜和角膜组织中胶原蛋白结构的非线性光学比较265

7.5.4 基于多光子激发成像的组织内毛细血管原位研究265

7.5.5 基于多光子激发成像对巩膜内弹性纤维与胶原蛋白的原位光学鉴别266

7.6 视网膜的多光子成像：亚细胞分辨率和高信背比的视网膜细胞分析269

7.7 多光子激发成像在支持和评估基质内手术方面的效用：监测组织内飞秒激光手术效果的多光子显微技术272

7.8 手术治疗后基质中活化细胞的多光子显微成像：多光子激发成像用于检测角膜激光手术后伤口愈合期的基质细胞活性276

7.9 结论277

参考文献280

第8章 飞秒激光诱导的稀土离子光学特性291

8.1 引言291

8.2 飞秒激光诱导的稀土离子的UCL特性294

8.2.1 飞秒激光辐照下Eu3＋和Eu2＋的UCL特性294

8.2.2 飞秒激光辐照条件下Tb3＋离子的上转换发光302

8.2.3 飞秒激光辐照条件下Ce3＋离子的上转换发光特性306

8.2.4 飞秒激光辐照条件下其他稀土和过渡金属离子的UCL特性308

8.3 飞秒激光诱导的稀土离子光学特性变化319

参考文献323

第9章 用于产生飞秒激光的掺镱材料333

9.1 引言333

9.2 镱离子为什么如此引人注目334

9.2.1 概述334

9.2.2 宽带发射谱线的起源337

9.3 飞秒脉冲产生材料的应有特性339

9.3.1 多配位点材料339

9.3.2 无序材料340

9.4 热机械特性341

9.4.1 泵浦条件下的热性能341

9.4.2 热阻准则342

9.5 对相关材料的研究343

9.5.1 研究进展343

9.5.2 可产生短脉冲但热学性能差的材料——Yb:BOYS/Yb:SYS344

9.5.3 可产生长脉冲且热机械性能好的材料——Yb:YSO/Yb:LSO346

9.5.4 可产生短脉冲宽度且热机械性能好的材料——Yb:CALGO349

9.6 结论351

参考文献352

第10章 高激发态中卟啉的超快动力学356

10.1 引言356

10.2 卟啉S2态超快动力学过程的飞秒时间分辨测量359

10.2.1 瞬态吸收测量360

10.2.2 荧光上转换技术360

10.3 卟啉在S2态中的光物理特性361

10.3.1 卟啉在S2态中的稳态光谱学特性362

10.3.2 S2态在卟啉中的超快去激活363

10.4 卟啉聚合物在S2态中的能量迁移371

10.4.1 环状卟啉阵列371

10.5 S2态中卟啉对的电子转移374

10.5.1 直接连接的卟啉-酰亚胺对374

10.5.2 S2态中卟啉轴向配位体的电子转移377

10.6 结束语387

参考文献387

第11章 复杂分子系统的飞秒激发态超快动力学——半经典动力学仿真392

11.1 引言392

11.2 激发态动力学的半经典仿真393

11.3 结果和讨论395

11.3.1 四苯乙烯（TPE）的激发态动力学仿真395

11.3.2 9,9'-联蒽（BA）的激发态扭转动力学仿真403

11.4 总结和结论409

参考文献410

第12章 高强度激光与物质相互作用——离子和中性粒子发射的测量及其应用417

12.1 飞秒技术418

12.2 激光与组织相互作用综述420

12.3 生物分子的质谱分析422

12.3.1 LSNMS方法422

12.3.2 实验装置424

12.3.3 对飞行时间质谱的分析和讨论425

12.4 飞秒科学在医学中的应用433

12.5 结论435

参考文献436

第13章 改进的热模型及其在高功率激光烧蚀靶中的应用438

13.1 引言438

13.2 改进的热模型及其在紫外高功率激光烧蚀金属靶中的应用439

13.2.1 吸收系数和吸收率对温度的依赖关系440

13.2.2 吸收与电离机制442

13.2.3 针对两个不同阶段加以改进的热模型443

13.2.4 结果与讨论445

13.3 高功率脉冲激光沉积法制备超导薄膜过程中的激光与靶相互作用448

13.3.1 蒸气的形成以及汽化的机理449

13.3.2 吸收与电离机制450

13.3.3 烧蚀模型451

13.4 结果与讨论453

13.4.1 在靶表面处的汽化453

13.4.2 次表面超热现象454

13.4.3 等离子体的形成与等离子体屏蔽现象455

13.4.4 等离子体屏蔽效应的激光透射强度表征456

13.4.5 单脉冲质量烧蚀率与激光能量密度的函数关系457

13.4.6 结论458

参考文献459

第14章 半导体薄膜中激子的动力学特性461

14.1 引言461

14.2 实验研究462

14.2.1 样品结构462

14.2.2 激子动力学特性的测量464

14.3 超短脉冲激发所引起的长寿命成分的出现465

14.4 若干激子态激发引起的超快非线性响应468

14.5 总结472

参考文献474

第15章 用于光泵浦Yb-Er玻璃固体激光器的高功率长脉宽QCW激光二极管巴条476

参考文献482