气体激光动力学及器件优化设计
本书的前半部分介绍了气体激光的相关基础知识，包括气体放电等离子体的基本性质，气体放电等离子体中的基本过程，带电粒子的运动及等离子体电阻率，气体的粘度、导热和扩散；本书的后半部分阐述了高斯光束的传播、稳定球面谐振腔、非稳定球面谐振腔、激光的基本原理和特性，着重介绍了二氧化碳激光器和铜蒸气激光器，讨论了优化方法——遗传算法的基本原理及其计算程序的实现，给出了用遗传算法优化设计二氧化碳激光器和铜蒸气激光器的具体实例，最后介绍了封离型和大功率横流二氧化碳激光器的实验及其结果。
本书可作为光学工程、激光技术、气体放电、光电子技术以及相关专业的研究生教材及高年级本科生的教学参考书，也可作为相关工程技术人员的参考书。
目 录
序
前言
第1章 气体放电等离子体的基本性质
1.1 气体电离及等离子体的基本概念
1.2德拜屏蔽
1.3等离子体鞘层
1.4等离子体振荡
参考文献
第2章气体放电等离子体中的基本过程
2.1粒子及其相互之间的作用
2.2带电粒子与原子之间的弹性碰撞
2.3气体原子的激发和电离
2.4气体原子的去激发和去电离
2.5气体放电分类
参考文献
第3章带电粒子的运动及等离子体电阻率
3.1带电粒子的热运动
3.2带电粒子的漂移
3.3带电粒子的扩散
3.4带电粒子的双极性扩散
3.5稳恒态解
3.6复合
3.7完全电离等离子体中的碰撞
参考文献
第4章气体的粘度
4.1粘度的定义和单位
4.2气体粘度理论及其传递性质
4.3低压气体粘度的计算
4.4低压气体混合物粘度的计算方法
4.5高压对纯气体粘度影响的修正方法
4.6高压对气体混合物粘度影响的修正方法
参考文献
第5章气体的导热
5.1定义和单位
5.2单原子气体热导率的计算方法
5.3多原子气体热导率的计算方法
5.4温度对低压气体热导率的影响
5.5高压对气体热导率影响的估计方法
5.6低压气体混合物热导率的计算方法
5.7温度和压力对气体混合物热导率的影响
参考文献
第6章气体的扩散
6.1基本概念和单位
6.2低压双元气体体系扩散系数的计算
6.3低压双元气体混合物扩散系数的经验公式
6.4压力对气体扩散的影响
6.5温度对气体扩散的影响
6.6多组元气体混合物的扩散
参考文献
第7章高斯光束的传播
7.1光波传播的基本方程
7.2衍射问题的处理
7.3径向有限制的光束传输
7.4高斯光束的聚焦
参考文献
第8章稳定球面谐振腔
8.1无限大孔径谐振腔
8.2透镜谐振腔和多模谐振腔的光束发散角
8.3有限孔径谐振腔
8.4增益分布对模结构的影响
8.5灵敏度调整
8.6相位共轭谐振腔（PCM谐振腔）
参考文献
第9章非稳定球面谐振腔
9.1几何光学近似分析
9.2几种典型的谐振腔及其耦合输出
9.3波动光学分析方法
9.4非稳定谐振腔的发散角
参考文献
第10章激光原理和特性
10.1谱线加宽
10.2增益系数
10.3激光速率方程
10.4三能级系统
10.5粒子数反转分布条件
10.6激光放大的阈值条件
10.7均匀加宽的模式竞争和频率牵引
10.8激光器的输出特性
参考文献
第11章二氧化碳激光器
11.1概述
11.2二氧化碳激光粒子数反转机理
11.3典型二氧化碳激光系统
11.4二氧化碳激光动力学机理研究
参考文献
第12章铜蒸气激光器
12.1概述
12.2铜蒸气激光辐射原子跃迁
12.3铜蒸气激光研究的发展与现状
12.4铜蒸气激光动力学机理研究
12.5铜蒸气激光器应用与展望
参考文献
第13章优化设计与实验
13.1遗传算法概述
13.2遗传算法程序设计
13.3二氧化碳激光器谐振腔的优化
13.4二氧化碳激光器气压参量的优化
13.5铜蒸气激光器乙C放电电路的优化
13.6大口径铜蒸气激光“黑心”的优化消除
13.7大功率铜蒸气激光器系统的优化
13.8优化铜蒸气激光的动力学强化机理研究
13.9大功率横流二氧化碳激光器残余气体成分的确定
13.10大功率横流二氧化碳激光横模的测量
参考文献
附录
附录A本书各物理量符号对照表
附录B常用物理常数
附录C常用等离子体参量和公式
附录DLennard-Jones势的势能参数
附录E常见气体物性参数
本书可作为光学工程、激光技术、气体放电、光电子技术以及相关专业的研究生教材及高年级本科生的教学参考书，也可作为相关工程技术人员的参考书。
目 录
序
前言
第1章 气体放电等离子体的基本性质
1.1 气体电离及等离子体的基本概念
1.2德拜屏蔽
1.3等离子体鞘层
1.4等离子体振荡
参考文献
第2章气体放电等离子体中的基本过程
2.1粒子及其相互之间的作用
2.2带电粒子与原子之间的弹性碰撞
2.3气体原子的激发和电离
2.4气体原子的去激发和去电离
2.5气体放电分类
参考文献
第3章带电粒子的运动及等离子体电阻率
3.1带电粒子的热运动
3.2带电粒子的漂移
3.3带电粒子的扩散
3.4带电粒子的双极性扩散
3.5稳恒态解
3.6复合
3.7完全电离等离子体中的碰撞
参考文献
第4章气体的粘度
4.1粘度的定义和单位
4.2气体粘度理论及其传递性质
4.3低压气体粘度的计算
4.4低压气体混合物粘度的计算方法
4.5高压对纯气体粘度影响的修正方法
4.6高压对气体混合物粘度影响的修正方法
参考文献
第5章气体的导热
5.1定义和单位
5.2单原子气体热导率的计算方法
5.3多原子气体热导率的计算方法
5.4温度对低压气体热导率的影响
5.5高压对气体热导率影响的估计方法
5.6低压气体混合物热导率的计算方法
5.7温度和压力对气体混合物热导率的影响
参考文献
第6章气体的扩散
6.1基本概念和单位
6.2低压双元气体体系扩散系数的计算
6.3低压双元气体混合物扩散系数的经验公式
6.4压力对气体扩散的影响
6.5温度对气体扩散的影响
6.6多组元气体混合物的扩散
参考文献
第7章高斯光束的传播
7.1光波传播的基本方程
7.2衍射问题的处理
7.3径向有限制的光束传输
7.4高斯光束的聚焦
参考文献
第8章稳定球面谐振腔
8.1无限大孔径谐振腔
8.2透镜谐振腔和多模谐振腔的光束发散角
8.3有限孔径谐振腔
8.4增益分布对模结构的影响
8.5灵敏度调整
8.6相位共轭谐振腔（PCM谐振腔）
参考文献
第9章非稳定球面谐振腔
9.1几何光学近似分析
9.2几种典型的谐振腔及其耦合输出
9.3波动光学分析方法
9.4非稳定谐振腔的发散角
参考文献
第10章激光原理和特性
10.1谱线加宽
10.2增益系数
10.3激光速率方程
10.4三能级系统
10.5粒子数反转分布条件
10.6激光放大的阈值条件
10.7均匀加宽的模式竞争和频率牵引
10.8激光器的输出特性
参考文献
第11章二氧化碳激光器
11.1概述
11.2二氧化碳激光粒子数反转机理
11.3典型二氧化碳激光系统
11.4二氧化碳激光动力学机理研究
参考文献
第12章铜蒸气激光器
12.1概述
12.2铜蒸气激光辐射原子跃迁
12.3铜蒸气激光研究的发展与现状
12.4铜蒸气激光动力学机理研究
12.5铜蒸气激光器应用与展望
参考文献
第13章优化设计与实验
13.1遗传算法概述
13.2遗传算法程序设计
13.3二氧化碳激光器谐振腔的优化
13.4二氧化碳激光器气压参量的优化
13.5铜蒸气激光器乙C放电电路的优化
13.6大口径铜蒸气激光“黑心”的优化消除
13.7大功率铜蒸气激光器系统的优化
13.8优化铜蒸气激光的动力学强化机理研究
13.9大功率横流二氧化碳激光器残余气体成分的确定
13.10大功率横流二氧化碳激光横模的测量
参考文献
附录
附录A本书各物理量符号对照表
附录B常用物理常数
附录C常用等离子体参量和公式
附录DLennard-Jones势的势能参数
附录E常见气体物性参数
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