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1、分类号密级8 9 3 9 3 7西北大单位代码地亘呈z学号垫笾丛堑学硕士学位论文题目：! = 里型亟丕逋全固查盘盟主堡盘丛鳌芝E 邀堂墨堑塞作者高惶指导教师鱼置婆专业技术职务熬撞学科( 专业)整生答辩日期学位授予日期二00 六年五月摘要激光二极管泵溱熟霾体激兜器 含? 起来，该方法选择蛙麓、灵敏瘦裹、速度快，而且可以对多组份同时进行分析，是对气态污染物进行检测的种新方法，特剐逶含予实时动态薤测。很多物质在受到紫外光照射时会发出能反映该物质特征的荧光，通过荧光光谱可以对污染物邀行定性或定量分析，激光荧光光谱分析已成为环境污染监测的一种有效方法。激光荧光逐感嚣搿能是嚣藤唯一糍够区别海革涟污染和攥测
2、海滩溢油的遥感器，璁是目前唯一探测冰、零油污染的可靠手段。3 。生甥学秘医学审熬应翅f m 1 趔利用觜外激光和光镊可以实现人工授精：用紫外激光微辐射仪将卵母细胞的透鞠带脊歼，再鬻光镊臻获精子将其送至透明带豹缺口，使舞母纲胞和精子矗接接触，促嫩了精予与卵母细胞豹融合。紫辨激光光予能量离，可通过光化学效应直接打断组织细胞的分子键，精确汽化各静缀织的斑块，在银大程度上避免了周围缀织鲍热损伤，瓤以准礁切割各种生物组织。采用紫外激光汽化动脉粥样硬化斑块，使血流畅通，可取代心脏旁邋手本秘藏警戒彩手零。紫岁 激巍在对耩度秘安全牲要求疆离静黻辩手术，霹爨利用紫外激光在角膜上切出细线供晶状体重新成形，已寂用于
3、近视、远视、散光鞍建簇疾瘸鹃治疗。在矛辩孛紫岁 激光述可敷用作牙钻，在数移锋之蠢就麓打出小孔而不损伤周围组织，非常适用于小型牙科手术。连续波紫外激光系统可用于流动细胞测量术，还可与光动力学治疗鳍合用于癌症的诊断。利用激光( 最佳激发波长在3 6 0 n m 4 l O n m 之闻) 激发正常翔癌变生物组织产生自体荧光光谗的不同来检测与诊断肿瘤也很有发展前景。4 在基确辩学磅突孛瓣纛震f 1 2 7 l在采用瑞利散射方法进行分子流场检测时，散射光强I 一1 妒。再加上多数毒砉料瑟短波竞线豹爱射率较甄，新疆零j 溺綮磐激澎琵够在缀大程度土提离捡溅韵信噪比从而获得离清晰的瑞利散射图像。基于脉? 巾
4、啁啾放大( c p A ) 技术的高强魔綮外超短脉冲激光系统作为惯瞧约束核聚变( I c F ) 快速点火的驱动嚣有诸多优势：紫外激光临界密度大，产生超热电子的区域靠近燃料区，篱他了能爨输运过程；在快速点火要求的强度下( 1 0 2 0w ，c m 2 ) ，紫外激光刚好可以产生能与燃料区凑效搴疆会鹣越热毫予浸度( 1 羚耋e V ) ；紫癸激光聚焦毽缝努，联戳在较低熬麓墩下也能够达到所要求的强度。另外紫外超短脉冲激光在小型超快中子源、激光能学疆及激先生穆学等众多矮域鸯着广泛疲瑶。参考文献1 1 克西耐尔著，固体激光工程( 科学出版社北京2 0 0 2 )1 2 周复正，陈有明，胡文涛等，大功
5、率半导体激光侧面泵浦N d ：Y A G 板条激光器，中国激光，1 9 9 4 ，A 2 1 ( 1 1 ) ：8 6 5 8 6 8l _ 3 吕百达，固体激光器件，北京：北京邮电大学出版社2 0 0 2 ，5 9 9 1l + 4 周静，周艳春编译绿色激光光机电信息2 0 0 0 431 3 31 5J e f rS q u i e r ，F m n c o i sS a l i n ，G e m r dA M o u m ue ta 1 1 0 0 - f Sp u l s eg e n e 豫t i o na I l da m p l i n c a t i o ni nT i ：A
6、1 2 0 3O p t L e t t ，1 9 9 l ，1 6 ( 5 ) ：3 2 l1 6T e t s u oK o j i m a ，s 嬲u m aK o n n o ，S h u i c h iF 匈i k a w a 2 0 wu l t r a “o l e tk I 舢g e n e r a t i o nb yf o u r t h - h a 锄o n i cg c n e r a t i o no f 觚a l l - s o l i ds 吼el 船e L0 p t L e n ，2 0 0 0 ，2 5 ( 1 ) ：5 8 6 01 7Y 觞u h j r
7、oL l c h i g a m a ，M a s a h i mT s u c h i y a G e n e m t i o no fu l 劬【v i o l e t3 5 5 f 衄l i 啦b yi n t r a c “i t y 舶q u e n c yd o u b l i l l gf b m a t i v em o d e - l o c k i n ga c t i o no fa 王le x t e l m a lc a v i t y A I G a I f l Pd i o d el a s e r0 p t L e t t ，I9 9 9 ，2 4 ( 1 6
8、) ：1 1 4 8 一1 1 5 01 8U S t r e s s n e r ，A P e t e r s ，J M l y l l e ke ta l ，S i n g l e f r e q u e n c yc o m i n u o u s w a v er a d i a t i o n 丘o m0 7 7t o1 7 3 m mg e n e r a t i o nb yag r e e n p 啪p e d 叩t i cp a r 锄e t r i co s c i U a t o rw i t hp e r i o d i c a l l yp o l e dL i I
9、a C 0 3 o p t L e t t ，1 9 9 9 ，2 4 ( 2 2 ) ：1 6 0 21 9 叶志生，朱宝忠，高惠敏等激光在皮肤病学应用中的最新进展光电子激光2 0 0 0 ，1 1 ( 6 ) ：6 7 7 “6 8 01 1 0 赵福运实用激光治疗学北京医科大学中国协和医科大学联合出版社1 9 9 71 1 1 刘世贵激光打标技术在汽车工业中的应用激光集锦1 9 9 7 ，7 ( 5 ) ：5 9 - v 6 01 1 2 谢兴华，刘春泰激光加工技术在汽车工业生产中的应用激光集锦1 9 9 77 ( 3 )1 51 1 3 杨逸民脉冲N d ：Y A G 激光在精密加工中
10、的应用激光与红外1 9 9 7 ，2 7 ( 6 ) ：3 3 3 3 3 61 1 4 梅遂生激光加工在电子工业中的应用激光与红外2 4 ( I ) ：5 “一81 1 5 蒋鸿旺水下光点探测系统现状与发展激光与红外，1 9 9 9 ，2 9 ( 3 ) ：1 3 6 “一1 3 81 1 6M a r kG i t i n 半导体泵浦紫外激光器现代科学仪器，1 9 9 9 ，( 4 ) ：3 9 4 11 1 7j 。E 嚣d e n 。南由紫辨秘真空紫矫激光及其应用前景国辨激光，1 9 S 9 。( 2 ) ：l 61 1 8 梁少华激光表面簸理技术在纺织晶上的成用印染，2 0 0 l
11、，( 4 ) ：5 0 5 2l ，1 9 魏杰，郑海洋，章蘧蒂，等。激光餍谱法慰极动车尾气中游染携的实时监测物理，2 0 0 1 ，3 0 ( 1 2 ) ：7 7 8 7 8 11 钓李予舞，魏杰，张球，等。激蹩震谱法：藩壤及其鸯繇凌夔溅中懿纛羯。量子电子学报，2 0 0 l 。1 8 ( 1 ) ：l 81 2 1 支| j 文清，蓬瘩残，蘩菇惠。环境污染篮涮豹光学释汽谱学按术惫电子技术与信息，2 0 0 2 ，1 5 ( 5 ) ：l 1 21 2 2 李豳海海上溢油遥感探测技术及其应用进展遥感信息，2 4 ，( 2 ) ：5 3 5 71 2 3 姚建铨奇异的光激光北京：清华大学出版
12、社；广州：暨南大学出叛享主，2 0 。1 4 毒1 7 71 2 4 陈家镳激光原理及应用j B 京：电予工业出版社，2 0 0 4 1 8 4 1 9 5l + 2 5 张鞠德，王毅，魏擎，等医角多渡菠激巍器静磷鞭及应翔孛函医学工襁，2 0 0 4 ，1 2 ( 4 ) ：5 7 5 91 2 6 汤秀章，张海蜂，陶妲争，等紫外超短脉冲激光的放大中国原予能科学研究院颦报，2 0 0 l ，6 81 2 7 陶业争，李妲军，单派生，等与I c F 快点火相关的激光等离子体研究中国愿子秘学磋究院年掇，2 0 0 l ，醴1 0第二章全阐态大功率激光器的基本理论研究进行激光器设计的主隳理论依据是激
13、光速率方程，这组方程简化后的形式是一对搐述均匀激必增薤奔鹱内罄爱转粒子数移光_ 予数密度熬联立方程。与传统露裂浦的固体激光器相比，L D 泵浦的固体激光器的理论模型要复杂一些，对设计静要求也较裔，鬣耍发挥它的紧凑、可靠豹往点，又要对其光谱波长和光潞骰精确的调节。过去速率方穆不考虑激光棒中辐射的径淘和纵向的变化，但怒在D P L 情况下泵渍光没有充满整个增簸余震，露且又不是均匀分毒。因此要考虑泵溱毙束在增益介质内与振荡激光光束的空间交叠问蹶，也就是要考虑辐射场在激光增益介袋审夔级溺窝经霸分毒。袈滤速率密度R ( x 瀑z ) 惑经是空阚懿函数，腔悫激蠢必子数密度S ( x ，y ，z ) 也是时
14、问空间的晒数，而且对不同的横模i 有不同的时空分布。2 1 速率方程理论阻13速率方程对浆浦光与三能级( 残四能级) 增益介质之间的相甄作用进行了近似的搐述。泵浦巍把基态的离子掏运到激发态后，启动了离子在增益介质内部的各种辐射避程和非辐射过摆。由于我们采用N d ：Y A G 晶体作为激光器的工作物质，而且其工作波长是l O 醚嬲，属予疆熊级系统，爨竣我们主要考虑疆貔缀系绫。与三缆级系绕相毙，圆能级系统具有较低的湖值、较高的效率，容易获得激光振荡。因为按照玻尔兹受分毒，嚣髓缀系统翁激毙下能缀豹粒子数摄少可叛忽臻，蠢三能缀系统静激光下能级敉子数却不能够忽略。图2 1 1 四能缎激光器的畿级简豳l
15、 l图2 1 1 给出了Y A G 晶体基质材料N d 3 + 的四能级激光系统能级简图，泵浦跃迁从基态( 能级E 0 ) 扩展到宽吸收带E 3 ，受激离子快速进入上能级2 ，能级2也是亚稳态能级，它的寿命比较长，激光跃迁出现在能级2 和l 之间，然后离子从能级1 快速无辐射地跃迁回到基态能级。在实际中，终端能级E t 是空的，因为终端激光能级与基态能级之间的驰豫时间明显短于荧光寿命( 也就是 l o 躺 z - 因此，线形因子g 以，) 和受激发射截面仃在原子谱线中心达到最大值。由上式可以看出激j 己器的输出线宽与原子系统线宽的关系，因为只有窄光谱区峰值楚酶放大方是激於偿擐糕，骶默凌噪声弓l
16、 起魄鲁持续振荡将出瑗在谐振频率附近，激光输出将有尖锐的峰值，其线宽比原子线宽窄。我们还可以看出，泵浦功警越毫，茨转粒子数藏越多，激纛线塞奄耱之缮窕，因为远离孛豹谱线氇能够满足闽值条件。巍然，实际激光系统的线宽与激活材料的线宽、裂浦功率和光学谗振茬静特征有荚。激光奉孝辩N d ：Y A G 属于均匀加宽，g 以，) 具有洛伦兹线形，其半峰全宽A v 的中心约为u ，有g “) = 2 燃v 。若假设谐掇腔的谐振频率最接近于原子谱线中心时，首先满足阈德条件，则褥 露2 一盟 垒掣缮2 | l s ) g lf c c簌上式中可激看出激必振荡巾毒聪予褰蠼蕊靼低篾馕的因子。失了获缮甄淡饿反转，激光材料的原子线宽v 应该很窄：激光腔和晶体的入射损耗应该最小，漩便延长光子寿禽f f 。稠值l 涵养反转密
