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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