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第1章　绪论1

1.1　概述1

1.1.1　激光的发明与分类1

1.1.2　气流化学激光器2

1.1.3　第一代气流化学激光器——HF/DF化学激光器3

1.1.4　第二代气流化学激光器——氧碘化学激光器8

1.1.5　超音速连续波氧碘化学激光器的基本结构12

1.2　气流化学激光器相关的理论基础22

1.3　气流化学激光器的主要性能参数22

1.3.1　输出功率和化学效率22

1.3.2　光束质量23

1.3.3　小信号增益系数23

1.3.4　流场特性25

1.3.5　腔镜的性能参数25

1.3.6　氧碘化学激光器的主要性能参数26

参考文献27

第2章　化学反应基础28

2.1　化学反应速率与化学平衡28

2.1.1　化学反应速率28

2.1.2　化学平衡30

2.1.3　吉布斯自由能和自发过程31

2.2　化学反应动力学基础33

2.2.1　什么是化学反应动力学33

2.2.2　化学反应的动力学规律34

2.2.3　分子间传能与弛豫理论39

2.3　HF/DF化学激光器化学反应基本原理44

2.3.1　HF/DF化学激光器的氟原子源44

2.3.2　HF/DF化学激光器的基本原理46

2.4　氧碘化学激光器的基本原理48

2.4.1　氧碘化学激光器的化学能源48

2.4.2　氧碘化学激光器的基本原理48

参考文献51

第3章　气动理论52

3.1　气动技术在高功率激光中的发展及其意义52

3.2　气体动力学基本知识53

3.2.1　滞止状态54

3.2.2　完全气体的绝热流55

3.2.3　完全气体的等熵流56

3.3　激光器喷管的特点58

3.4　激光器喷管的线型59

3.5　激光器喷管参数的选取对激光器性能的影响60

参考文献62

第4章　连续波氧碘化学激光器增益与工作特性63

4.1　COIL的增益与功率提取63

4.1.1　光腔流动工作介质密度恒定条件下的增益与功率提取63

4.1.2　光腔流动工作介质密度变化条件下的增益与功率提取66

4.2　输出光强与腔内往返振荡光强的关系71

参考文献72

第5章　光学谐振腔理论74

5.1　光学谐振腔的模式74

5.1.1　驻波条件74

5.1.2　纵模75

5.1.3　横模76

5.2　光学谐振腔的损耗、Q值及线宽76

5.2.1　光腔的损耗76

5.2.2　光子的寿命77

5.2.3　无源腔的Q值78

5.2.4　无源腔的线宽79

5.3　光学谐振腔的几何光学分析79

5.3.1　光线传输矩阵79

5.3.2　共轴球面腔的稳定条件80

5.4　一般稳定球面腔的模式特征83

5.4.1　ABCD矩阵方法求解一般稳定腔的模参数84

5.4.2　等价共焦腔求解一般稳定腔的模参数85

5.4.3　传播圆作图方法求解一般稳定腔的模参数86

5.5　光学谐振腔的衍射理论分析89

5.5.1　菲涅耳-基尔霍夫衍射积分方程89

5.5.2　复杂光学系统的衍射积分——Collins公式91

5.5.3　Fox-Li数值迭代法92

5.5.4　快速傅里叶变化法93

5.5.5　非稳腔的模参数和共轭像点93

5.5.6　非稳腔的光束近场和远场强度分布95

5.5.7　束转动90度环形非稳腔（UR90）96

参考文献102

第6章　重要物种浓度的测量104

6.1　单态氧绝对浓度（或单重态氧产率）的测量技术104

6.1.1　量热法104

6.1.2　吸收光谱法105

6.1.3　拉曼光谱法108

6.1.4　模拟体光源标定法114

6.2　氯气利用率的测量技术122

6.3　单重态氧气流中水汽含量测量123

6.3.1　吸收光谱法123

6.3.2　发射光谱法124

6.4　碘蒸气发生器的相关测量技术125

6.4.1　概述125

6.4.2　碘流量测量125

6.4.3　碘分子的解离机理127

6.4.4　碘分子的解离率134

参考文献135

第7章　超音速混合喷管的气动参数测量137

7.1　概述137

7.2　气流激光混合流场测量技术142

7.2.1　激光诱导荧光测量流场技术142

7.2.2　化学发光法诊断流场142

7.3　气流化学激光器介质的测温技术144

7.3.1　激光诱导荧光光谱测温技术144

7.3.2　自发拉曼散射光谱测温技术145

7.3.3　激光多普勒线型测温技术149

7.4　高速流动气体测速技术150

7.4.1　毕托管技术150

7.4.2　激光多普勒测速技术151

7.4.3　激光双焦点测速技术156

参考文献158

第8章　光学谐振腔结构及腔镜有关性能的测量159

8.1　稳定腔与非稳腔159

8.1.1　稳定腔159

8.1.2　非稳腔160

8.2　腔镜的长曲率半径测量161

8.2.1　直接测量法161

8.2.2　像散法测量镜子曲率半径162

8.2.3　牛顿环方法162

8.2.4　Murty干涉仪法163

8.2.5　激光Fizeau干涉仪法165

8.3　腔镜高反射率的测量167

8.4　腔镜热变形的测量169

8.4.1　单块平板型横向剪切干涉仪169

8.4.2　双平板剪切激光干涉仪170

8.4.3　二维剪切干涉法171

8.5　腔镜对强激光微吸收的测量172

参考文献174

第9章　激光输出功率和小信号增益的测量176

9.1　激光输出功率和能量的测量176

9.1.1　转针采样高能激光监测系统176

9.1.2　积分球技术177

9.1.3　能量吸收器技术179

9.2　小信号增益系数的测量技术180

9.2.1　极大损耗法和P-T（变耦合率）法181

9.2.2　直接测量法183

9.2.3　小信号增益分布的测量186

9.2.4　增益谱线及增益线宽的测量190

9.3　氧碘化学激光的饱和光强198

参考文献198

第10章　激光输出光束质量的测量200

10.1　激光光束的性能参数及其定义200

10.2　非稳腔激光光束质量204

10.3　转筒或旋转测量技术206

10.4　哈特曼测量近场强度和相位技术208

10.5　CCD或热释电列阵成像测量技术209

参考文献211

第11章　激光输出频谱特性的测量技术212

11.1　激光输出的模式和线宽极限212

11.2　氧碘化学激光器输出频谱特性216

11.3　激光输出频谱测试技术218

11.3.1　F-P干涉法219

11.3.2　FFT频谱分析法228

11.3.3　波长测定和波长计231

参考文献238