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第1章 激光相干合成的理论基础1

1.1 光的波动相关基础知识1

1.2 相干叠加与非相干叠加2

1.2.1 光波的叠加2

1.2.2 相干条件2

1.2.3 激光相干的条件4

1.3 相干合成的理论基础5

1.3.1 可见度5

1.3.2 互相干函数和相干度9

1.3.3 时间相干和空间相干13

1.4 部分相干光场及部分相干光束17

1.4.1 部分相干光场17

1.4.2 部分相干光束19

参考文献22

第2章 激光相干合成技术及系统23

2.1 激光光束合成方法、要求和特征23

2.1.1 激光光束合成方法23

2.1.2 激光光束合成的要求和特征25

2.2 相干光束合成27

2.2.1 主动相干合成27

2.2.2 被动相干合成47

2.2.3 几何光束合成99

2.2.4 相干合成装置105

2.2.5 相干合成光束质量评价109

2.3 光谱合成113

2.3.1 基本原理114

2.3.2 光谱合成的种类和方法115

参考文献116

第3章 半导体激光器相干合成120

3.1 高功率半导体激光器121

3.1.1 激光二极管结构和材料122

3.1.2 几种典型半导体激光器126

3.1.3 高能半导体激光系统的应用132

3.2 半导体激光器相干合成方法133

3.2.1 半导体激光器的主动相干合成133

3.2.2 半导体激光器被动锁相相干合成145

3.2.3 利用倏逝波耦合实现半导体激光器阵列的相干合成158

3.2.4 高功率半导体激光器的相干合成164

3.2.5 垂直腔激光器阵列实现相干合成179

3.2.6 激光二极管的分离锁相和相干合成186

3.2.7 相干合成获得衍射极限的光束质量193

3.2.8 大尺寸激光二极管放大器阵列相干合成196

3.3 半导体激光阵列光谱合成198

3.3.1 基本原理198

3.3.2 锥形半导体激光阵列光谱合成199

3.3.3 离轴光谱合成203

3.3.4 量子阱激光器的光谱合成223

3.3.5 高功率级别的直接半导体二极管激光器系统的光谱光束合成226

3.3.6 光谱合成技术提高半导体激光二极管的亮度229

参考文献235

第4章 光纤激光器相干合成240

4.1 主动相位控制光纤激光器相干合成240

4.1.1 随机并行梯度下降法相干合成241

4.1.2 抖动法相干合成249

4.1.3 外差法相干合成254

4.2 被动锁相光纤激光器相干合成256

4.2.1 外腔选模相干合成256

4.2.2 迈克耳孙干涉仪相干合成265

4.2.3 互注入相干合成269

4.3 高功率光纤激光器相干合成280

4.3.1 高功率光纤激光相干合成可行性281

4.3.2 基于SPGD技术多波长光纤放大阵列1.8kW相干合成285

4.3.3 基于SPGD技术高功率光纤放大阵列4kW相干合成288

4.3.4 基于LOCSET技术16路光纤激光器1.45kW相干合成293

4.3.5 基于LOCSET技术光子晶体光纤激光器994W相干合成295

4.3.6 基于SDF技术的9路光纤放大器1.08kW和1.56kW相干合成298

4.3.7 光反馈环形腔光纤激光1090W相干合成输出301

4.3.8 基于光纤光栅腔模互注入锁定925W部分相干合成307

4.3.9 熔融拉锥耦合高功率光纤激光合成311

4.3.10 基于衍射光学元件的光纤激光相干阵列合成313

4.3.11 脉冲光纤激光器高功率相干合成322

4.4 相干合成效果影响因素342

4.4.1 偏振态的影响342

4.4.2 相位与波前畸变的影响348

4.4.3 占空比的影响355

4.4.4 相干性的影响361

参考文献373

第5章 固体激光器相干合成379

5.1 固体激光器简介379

5.2 角锥腔互注入锁相Nd:YAG激光器相干合成380

5.2.1 角锥腔本征偏振态理论381

5.2.2 基于衍射光学的DOE合束理论分析384

5.2.3 角锥互注入相干合成技术方案388

5.2.4 二极管泵浦固体激光器6路泵浦模块设计394

5.2.5 角锥腔互注入相干合成实验研究396

5.2.6 角锥腔互注入相干合成激光器输出性能408

5.2.7 角锥互注入相干合成定标放大研究413

5.3 基于迈氏腔的脉冲Nd:YAG激光器相干合成414

5.3.1 基于迈氏腔的2路脉冲Nd:YAG激光器相干合成实验415

5.3.2 实验结果及分析416

5.3.3 基于迈氏腔的多路脉冲Nd:YAG激光器相干合成研究420

5.4 大功率板条激光器的相干合成420

5.4.1 板条激光介质设计423

5.4.2 传导冷却端面泵浦板条激光器模块的设计424

5.4.3 MOPA结构2路板条激光器428

5.4.4 主动锁相板条激光器的相干合成430

5.4.5 大功率Zig-Zag板条激光器相干合成435

参考文献438

第6章 其他激光器的相干合成441

6.1 光子晶体垂直腔面发射激光器相干合成441

6.1.1 光子晶体的一般介绍441

6.1.2 光子晶体垂直腔面发射激光器的相干合成445

6.2 飞秒脉冲激光器的相干合成460

6.2.1 基于相干光束合成的拍瓦级飞秒激光系统460

6.2.2 毫焦级参量放大飞秒脉冲的相干合成463

6.2.3 超强飞秒多通道激光系统的相干光束合成471

参考文献480

附录一 符号说明483

附录二 缩略词表485