一氧化碳分子激光器.docx

1、大 连 理 工 大 学 教 授 学 术 丛 书 97 卷一 氧 化 碳 分 子 激 光 器林 钧 岫 于 清 旭 著大 连 理 工 大 学 出 版 社The pr of essor s A cadem ic W or ks Ser iesof t he Dal ian Un iver si t y of Technology 97T h e C a r b o n M o n o x id e L a s e rLin J un xiu Yu Qin gxuDalian Univer sit y of Technol ogy Pr ess图 书 在 版 编 目 ( CI P) 数 据一 氧 化

2、 碳 分 子 激 光 器 / 林 钧 岫 , 于 清 旭 著 . 大 连 : 大 连 理 工 大 学 出 版 社 , 1998.7大 连 理 工 大 学 教 授 学 术 丛 书 97 卷I SBN 7-5611-1508-3 . 一 . 林 于 . 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 - 原 理 分 析 -研 制 . T N 248. 2中 国 版 本 图 书 馆 CIP 数 据 核 字 ( 98) 第 16345 号大 连 理 工 大 学 出 版 社 出 版 发 行( 大 连 市 凌 水 河 邮 政 编 码 11 6 02 4 )大 连 业 发 印 刷 厂 印 刷开 本 : 8 5 11 6

3、 8 毫 米 1 / 3 2 字 数 : 1 63 千 字 印 张 : 6 . 62 5 插 页 : 4印 数 : 1 3 00 0 册1 9 98 年 7 月 第 1 版 1 9 98 年 7 月 第 1 次 印 刷 责 任 编 辑 : 王 佳 玉 责 任 校 对 : 王 堇 封 面 设 计 : 孙 宝 福 版 式 设 计 : 石 佳定 价 : 20 . 00 元序激 光 技 术 即 将 在 世 纪 之 末 迎 来 它 的 问 世 40 周 年 。 40 年 来 , 激 光 作 为 本 世 纪 最 重 要 的 发 明 创 造 之 一 , 迅 速 地 与 多 种 学 科 和 应 用技 术 交

4、叉 发 展 并 已 经 或 正 在 转 化 成 为 强 大 的 生 产 力 。 在 未 来 世 界 各 国 高 科 技 以 及 经 济 与 国 防 实 力 的 较 量 中 , 激 光 技 术 必 将 占 有 重要 的 位 置 。一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 是 激 光 家 族 中 的 重 要 成 员 , 国 内 外 对 它的 研 究 与 开 发 一 直 十 分 重 视 , 因 为 这 不 仅 具 有 重 要 的 学 术 意 义 , 而 且 在 光 谱 分 析 、 铀 同 位 素 分 离 以 及 工 业 加 工 等 方 面 都 有 重 要 的 应 用 价 值 。大 连 理 工 大 学 林

5、钧 岫 教 授 和 他 领 导 的 研 究 集 体 长 期 致 力 于 这 一 领 域 的 研 究 , 在 理 论 和 实 践 上 都 取 得 了 许 多 有 创 造 性 的 、 高 水 平 的 研 究 成 果 。 本 书 就 是 总 结 和 反 映 这 些 研 究 成 果 的 一 本 理 论 与 实 践 相 结 合 的 专 著 , 是 林 钧 岫 教 授 在 这 一 领 域 内 呕 心 沥 血 , 潜 心 研 究 近 20 年 的 结 晶 , 也 是 国 内 第 一 本 有 关 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 的 专 著 , 它 的 出 版 确 是 一 件 很 有 意 义 的 事 。2

6、一 氧 化 碳 分 子 激 光 器这 本 书 的 鲜 明 特 点 是 理 论 与 实 践 的 紧 密 结 合 , 既 有 一 氧 化 碳分 子 激 光 器 的 工 作 原 理 、 理 论 分 析 与 计 算 , 又 有 激 光 器 设 计 加 工 的 实 例 。 作 者 力 图 使 读 者 按 书 中 给 出 的 数 据 与 技 术 就 可 以 复 制 出 自 己 所 需 要 的 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 。该 书 取 材 先 进 , 实 用 性 强 。 特 别 值 得 指 出 的 是 这 本 书 包 含 了 作 者 近 20 年 来 在 这 一 领 域 内 的 大 量 创 新 研

7、究 成 果 , 使 它 成 为 一 本 很 有 特 色 的 科 技 专 著 。相 信 本 书 的 出 版 将 会 有 力 地 促 进 我 国 激 光 技 术 在 国 民 经 济 中 发 挥 更 大 的 作 用 , 为 科 教 兴 国 做 出 更 大 的 贡 献 。周 炳 琨 , 中 国 科 学 院 院 士 , 清 华 大 学 教 授 , 国 家 自 然 科 学 基 金 委 员 会 副 主 任 , 中 国 著 名 激 光 和 光 电 子 学 专 家 。前 言爱 因 斯 坦 ( A . Ein stein ) 早 在 1917 年 就 提 出 了 关 于 激 光 的 理论 , 但 从 物 理 学

8、上 找 到 一 个 能 够 有 效 地 产 生 粒 子 布 居 数 反 转 的 体系 和 从 技 术 上 制 作 出 高 Q 值 的 光 学 谐 振 腔 , 进 而 实 现 光 的 受 激 放 大 和 振 荡 却 用 了 43 年 的 时 间 。 直 到 1960 年 美 国 的 M aiman 才 研 制 成 功 了 第 一 台 激 光 器 红 宝 石 固 体 激 光 器 。 正 如 周 炳 琨 院 士在 本 书 的 序 中 写 到 的 “激 光 是 本 世 纪 最 重 要 的 发 明 创 造 之 一 ”。 它 的 “诞 生 ”给 测 量 技 术 、 光 谱 技 术 、 导 航 与 制 导

9、技 术 、 医 学 、 生 物 学 、 工 业 加 工 技 术 和 国 防 等 领 域 带 来 了 革 命 性 变 化 。 在 不 到 40 年 的 时 间 里 , 激 光 技 术 以 其 势 如 破 竹 的 发 展 速 度 雄 辩 地 证 明 了 在 未 来 的光 产 业 中 它 的 不 可 取 代 的 作 用 。一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 作 为 激 光 器 家 族 中 的 重 要 成 员 , 自 1964 年 由 C.K .N .Pat el 研 制 成 功 之 后 的 20 多 年 时 间 里 , 由 于 它 具 有大 于 90% 的 量 子 转 换 效 率 、 宽 的 波 段

10、 覆 盖 范 围 、 较 短 的 波 长 和 潜 在 的 应 用 可 能 性 , 一 直 是 许 多 国 家 重 点 研 究 与 开 发 的 重 要 课 题 之一 。 欧 洲 尤 里 卡 ( E U R EK A ) 计 划 早 在 80 年 代 就 把 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 的 研 究 列 入 计 划 中 的 第 113 项 和 第 115 项 , 并 由 德 国 、 法2 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器国 、 英 国 和 荷 兰 承 担 研 究 开 发 工 作 。 美 国 、 俄 国 、 日 本 在 这 个 研 究 领 域 中 也 都 有 自 己 杰 出 的 工 作 。

11、在 中 国 , 在 国 家 自 然 科 学 基 金 委 员 会 重 大 项 目 ( 9687003) 的 资 助 下 , 大 连 理 工 大 学 应 用 物 理 研 究 所 于 1993 年 研 制 成 功 了 我 国 第 一 台 三 轴 正 交 自 持 放 电 1kW 的 高 效 率一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 系 统 。回 顾 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 30 多 年 的 发 展 历 程 , 可 以 说 它 已 由 幼 年 时 代 步 入 青 年 时 代 , 从 输 出 功 率 方 面 由 几 毫 瓦 发 展 到 10 千 瓦 ! 从 脉 冲 输 出 能 量 方 面 由 毫

12、焦 耳 发 展 到 千 焦 耳 ; 在 波 段 上 它 能 覆 盖 2.7 m 4. 2 m ( 双 振 动 能 级 激 光 跃 迁 v = 2, J = - 1) ; 4. 8 m 8. 4 m( 单 振 动 能 级 跃 迁 v = 1, J = - 1) 。 迄 今 为 止 , 在 近 、 中 红 外 波 段 内 还 没 有 任 何 一 种 分 子 激 光 器 有 这 么 宽 的 波 段 覆 盖 范 围 和 这 么 高 的 量 子 转 换 效 率 。这 本 书 是 作 者 和 同 事 们 自 1979 年 以 来 , 在 国 内 、 外 从 事 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 研 究

13、工 作 的 总 结 。 作 者 深 感 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 是 一 种 具 有 重 要 应 用 前 途 的 激 光 器 , 并 且 已 在 红 外 激 光 光 谱 技 术中 得 到 了 广 泛 应 用 。 然 而 还 有 大 量 理 论 、 实 验 和 工 程 问 题 仍 需 同 行 们 为 之 努 力 探 索 , 使 它 能 从 青 年 时 代 走 向 成 熟 , 更 好 地 为 人 类 服 务 。 至 此 , 说 明 了 本 书 的 写 作 目 的 有 以 下 两 个 方 面 :其 一 是 介 绍 已 步 入 青 年 时 代 的 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 成 熟

14、的 一 面 , 即 可 以 为 科 学 研 究 , 尤 其 基 础 理 论 研 究 和 工 业 加 工 应 用 服 务 的 领 域 。 在 本 书 中 作 者 用 较 长 的 篇 幅 介 绍 的 各 种 小 功 率 宽 频 带 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 是 已 成 熟 的 技 术 了 , 它 已 被 应 用 于 光 声 光 谱 分 析仪 、 激 光 磁 共 振 ( L MR ) 光 谱 分 析 仪 和 法 拉 第 激 光 磁 共 振 ( F LM R ) 光 谱 分 析 仪 中 , 并 在 计 算 机 的 控 制 下 与 数 据 采 集 和 处 理 系 统 融 为一 体 。 读 者

15、可 以 根 据 本 书 中 给 出 的 参 数 和 工 艺 制 作 自 己 所 需 要 的 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 。其 二 是 力 图 说 明 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 在 步 入 光 产 业 中 尚 有 待 解 决 的 一 些 工 程 和 理 论 问 题 。 突 出 的 问 题 是 如 何 提 高 运 行 温 度 进1前 言 3而 降 低 运 行 费 用 以 及 如 何 在 大 体 积 高 注 入 功 率 密 度 情 况 下 提 高 放 电 的 长 期 稳 定 性 。 如 果 这 些 问 题 得 以 解 决 , 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 将 在 自 我 成

16、熟 的 征 程 上 向 前 迈 进 一 大 步 , 在 工 业 应 用 中 更 好 地 体 现出 其 自 身 价 值 。在 基 础 理 论 和 实 验 研 究 方 面 作 者 认 为 还 有 两 个 波 段 值 得 研 究 , 即 一 氧 化 碳 分 子 的 A1 , X 1 之 间 的 跃 迁 , 这 是 紫 外 波 段 ;B , A1 之 间 的 跃 迁 , 这 是 可 见 光 波 段 。 如 果 在 这 两 个 波 段 能 够获 得 激 光 跃 迁 , 那 么 一 氧 化 碳 分 子 作 为 激 光 的 增 益 介 质 , 便 可 以 使 其 激 光 频 率 覆 盖 范 围 达 到 从

17、紫 外 波 段 到 中 红 外 波 段 。 这 不 论 是 在 理 论 上 , 还 是 在 应 用 方 面 都 是 十 分 有 意 义 的 。由 于 作 者 水 平 和 工 作 经 历 所 限 , 本 书 难 免 有 不 当 之 处 , 希 望 同 行 们 能 够 提 出 宝 贵 意 见 , 作 者 为 此 表 示 衷 心 的 感 谢 !林 钧 岫 于 清 旭1998 年 5 月 于 大 连 理 工 大 学目 录序前 言第 一 章 绪 论 11. 1 概 述 11. 2 宽 频 带 可 调 谐 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 及 其 在 光 谱 分 析 中 的 应 用 41. 2. 1 v

18、 = 1 的 激 光 跃 迁 41. 2. 2 v = 2 的 激 光 跃 迁 51. 3 射 频 激 励 和 波 导 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 51. 3. 1 射 频 激 励 61. 3. 2 波 导 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 61. 4 大 功 率 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 及 其 工 业 应 用 71. 4. 1 在 工 业 加 工 方 面 的 应 用 81. 4. 2 开 辟 新 的 应 用 领 域 9参 考 文 献 10第 二 章 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 的 工 作 原 理 142. 1 一 氧 化 碳 分 子 142. 2 激 发 与 粒

19、 子 布 居 数 反 转 172. 2. 1 电 子 碰 撞 激 发 182. 2. 2 非 谐 性 振 动 态 , 振 动 态 ( V -V ) 泵 浦 192. 2. 3 振 动 态 的 粒 子 布 居 数 分 布 212. 2. 4 转 动 态 的 粒 子 布 居 数 分 布 242. 2. 5 粒 子 布 居 数 的 反 转 条 件 和 增 益 系 数 262 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器2. 3 一 氧 化 碳 分 子 各 振 动 能 级 之 间 的 级 联 效 应 282. 4 各 种 气 体 组 分 的 作 用 302. 4. 1 氦 气 的 作 用 302. 4. 2 氮

20、 气 的 作 用 312. 4. 3 氙 气 的 作 用 322. 4. 4 氧 气 的 作 用 342. 5 冷 却 的 作 用 及 常 采 用 的 冷 却 方 法 352. 5. 1 采 用 液 氮 冷 却 352. 5. 2 采 用 气 动 膨 胀 冷 却 352. 6 一 氧 化 碳 分 子 电 子 基 态 X 1 中 高 振 动 激 发 态 与 电 子 激 发 态 A1 之 间 的 V -E 传 能 及 电 子 基 态 长 波 端 的 极 限 值 36参 考 文 献 42第 三 章 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 的 数 值 计 算 理 论 模 型 443. 1 几 种 理 论

21、模 型 综 述 443. 2 稳 态 近 似 理 论 模 型 473. 3 一 维 解 析 动 力 学 模 型 及 其 自 洽 解 方 法 553. 3. 1 电 子 能 量 分 布 的 Boltzman 方 程 563. 3. 2 一 维 流 体 和 分 子 动 力 学 基 本 方 程 593. 4 数 值 计 算 实 例 63参 考 文 献 67第 四 章 几 种 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 及 其 中 部 分 激 光 器 的 制 作 技 术 684. 1 低 温 ( 77K ) 流 动 式 真 空 谐 振 腔 宽 频 带 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 系 统 的 设 计 与

22、 制 作 684. 1. 1 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 谐 振 腔 防 振 台 的 制 作 684. 1. 2 频 率 范 围 与 光 学 元 件 的 选 择 704. 1. 3 带 有 真 空 夹 层 的 激 光 管 的 设 计 与 制 作 81目 录 34. 1. 4 电 源 与 检 测 、 控 制 系 统 824. 1. 5 真 空 与 混 气 系 统 834. 2 低 温 ( 77K ) 流 动 式 真 空 谐 振 腔 双 波 长 同 时 振 荡 宽 频 带 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 ( v = 1) 的 设 计 与 制 作 854. 2. 1 双 波 长 同 时

23、振 荡 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 的 工 作 原 理 、设 计 与 制 作 864. 2. 2 光 学 元 件 的 布 局 与 选 频 系 统 874. 2. 3 双 波 长 检 测 系 统 924. 3 低 温 ( 77K ) 流 动 式 真 空 谐 振 腔 双 振 动 能 级 跃 迁 宽 频 带 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 ( v = 2) 的 设 计 与 制 作 924. 3. 1 光 学 系 统 的 选 择 934. 3. 2 检 测 系 统 944. 4 三 轴 正 交 千 瓦 级 横 向 流 动 直 流 自 持 放 电 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 的 设

24、计 与 制 作 1 5 984. 4. 1 总 体 结 构 984. 4. 2 单 程 腔 与 三 程 腔 光 学 系 统 设 计 984. 4. 3 测 试 系 统 1004. 4. 4 电 激 励 系 统 1014. 4. 5 循 环 致 冷 系 统 的 设 计 、 制 作 1044. 4. 6 输 出 特 性 1064. 5 低 温 ( 77K ) 纵 向 流 动 射 频 ( R F) 激 励 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 的 设 计 与 制 作 1094. 5. 1 射 频 电 源 1104. 5. 2 匹 配 器 的 计 算 与 制 作 1114. 5. 3 射 频 激 励 纵

25、 向 流 动 低 温 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 的系 统 结 构 1154. 5. 4 激 光 器 系 统 的 输 出 特 性 1174. 6 其 他 类 型 的 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 1194 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器4. 6. 1 气 动 冷 却 超 音 速 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 1194. 6. 2 电 子 束 控 制 ( E BC) 直 流 放 电 激 励 方 式 大 功 率 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 120参 考 文 献 121第 五 章 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 的 应 用 实 例 1245. 1 作 为 光 声

26、光 谱 分 析 仪 的 可 调 谐 光 源 1245. 1. 1 应 用 于 大 气 中 有 害 气 体 分 析 1265. 1. 2 用 于 生 物 学 基 础 研 究 1305. 2 作 为 激 光 磁 共 振 ( L M R ) 光 谱 分 析 仪 的 分 步 可 调 谐光 源 1345. 2. 1 激 光 磁 共 振 ( L as er M agnet ic R esonance) 的 工 作 原 理 1345. 2. 2 激 光 磁 共 振 ( L M R ) 光 谱 仪 实 验 装 置 1365. 3 作 为 法 拉 第 激 光 磁 共 振 ( F LM R ) 光 谱 分 析 仪

27、 的 分 步 可 调 谐 光 源 1385. 4 作 为 铀 同 位 素 分 离 的 激 发 光 源 1405. 5 作 为 工 业 加 工 的 射 线 工 具 1435. 5. 1 激 光 在 工 业 加 工 中 应 用 概 述 1435. 5. 2 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 与 二 氧 化 碳 激 光 器 在 金 属切 割 加 工 中 的 比 较 148参 考 文 献 152第 六 章 使 用 激 光 器 的 安 全 与 防 护 1556. 1 来 自 激 光 束 的 危 害 与 防 护 1566. 2 来 自 加 工 过 程 产 生 的 有 害 气 体 的 危 害 与 防 护

28、1596. 3 来 自 强 激 光 作 用 下 的 光 学 元 件 的 危 害 与 防 护 160参 考 文 献 161附 录 I 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 谱 线 理 论 计 算 数 值 表目 录 5( v = 2, J = 1) * 162附 录 I I 宽 频 带 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 谱 线 图 183后 记 187Cont ent sFor ewor d P r ef aceChapt er 1 I ntr oduction 11. 1 Gener al r emar ks 11. 2 T unable br oad -band CO laser applie

29、d to spectr oscopic analysis 41. 2. 1 v = 1 laser tr ans itions 41. 2. 2 v = 2 laser tr ans itions 51. 3 R adio fr equency excit ed CO las er s and w aveguide COlas er s 51. 3. 1 R adio fr equency excit at ion 61. 3. 2 Waveguide CO laser s 61. 4 High power CO laser s f or indust r ial applications 7

30、1. 4. 1 Indus tr ial pr ocess ing applicat ions 81. 4. 2 Developing new application fields 9R efer ences 10Chapt er 2 Pr inciples of CO Molecular Laser s 142. 1 CO molecule 142. 2 E xcit ation and populat ion inver s ion 172. 2. 1 E lect r on impact excitat ion 182. 2. 2 An har monic vibr ational- v

31、ibr ational ( V -V )pumping 192. 2. 3 Dist r ibution of CO vibr at ional st ate populations2 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器212. 2. 4 Distr ibut ion of CO r ot ational s tate populations242. 2. 5 Population inver s ion and gain coeff icients 262. 3 Cascade ef fect of CO vibr at ional tr ansit ions 282. 4 T he r o

32、les of other las er gas es 302. 4. 1 Helium 302. 4. 2 Nitr ogen 312. 4. 3 Xenon 322. 4. 4 Oxygen 342. 5 Functions and tech niques of cooling 352. 5. 1 L iquid nit r ogen cooling 352. 5. 2 Gas dynamic expandin g cooling 352. 6 E ner gy tr ans fer b et ween X 1 stat e and A1 s tate:limit ation of long

33、 wavelengt h t rans itions 36R efer ences 42Chapt er 3 Theor et ica l M odels of CO laser s 443. 1 Over view of t heor etical models of CO laser s 443. 2 St eady st at e kinetic model 473. 3 One-dimensional analyt ical model and numer icalsolving met hod 553. 3. 1 T he electr on Boltzman equation 56

34、3. 3. 2 One-dimensional flow and molecular kineticequat ions 593. 4 An example of numer ical calcu lation 63R efer ences 67Chapt er 4 Design and M anuf actur ing T echniques of COL aser Systems 68Cont ent s 34. 1 Des ign of th e longit udinal flow L N 2 cooled br oad-band CO las er 684. 1. 1 Vibr at

35、 ion isolated table 684. 1. 2 Select ion of t he optical element s and fr equencycover age 704. 1. 3 Disch ar ge tube wit h a vacuum jacket 814. 1. 4 Power supply, cont r ol and measur ementsyst em 824. 1. 5 Vacuum and gas mix syst em 834. 2 Des ign of th e s imult aneous double-w avelengthoper atin

36、g CO las er 854. 2. 1 M echanis m and design of the double-wavelengt h CO las er 864. 2. 2 T he ar r an gement of the opt ical elements :wavelengt h select ion s ys tem 874. 2. 3 Double-wavelengt h meas ur ement system 924. 3 Des ign of th e CO-over tone laser v = 2 924. 3. 1 Select ion of t he opti

37、cal element s 934. 3. 2 M eas ur ement system 944. 4 Des ign of th e k ilo-wat ts or der LN 2 cooled tr ansver seDC excit ed CO las er 984. 4. 1 T he gener al s tr uct ur e 984. 4. 2 Single pas s and mult i-pas s opt ical r es onantcavity 984. 4. 3 M eas ur ement system 1004. 4. 4 E lect r ical exci

38、tation syst em 1014. 4. 5 Des ign of th e gas cir culation and coolingsyst em 1044 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器4. 4. 6 Char act er is tics of t he las er output 1064. 5 Des ign of th e R F excit ed longit udinal flow L N 2 cooled CO las er 1094. 5. 1 R F pow er s upply 1104. 5. 2 Des ign of th e R F adapter 11

39、14. 5. 3 Syst em s tr uctur e of t he RF excited longit udinalflow CO laser 1154. 5. 4 Out pu t ch ar acter ist ics of t he laser syst em 1174. 6 Oth er for ms of CO las er s 1194. 6. 1 Gas dynamic cooled s uper s onic CO laser s 1194. 6. 2 E lect r on beam contr olled DC excit ed h igh power CO las

40、 er s 120R efer ences 121Chapt er 5 Applica tion E xamples of CO L aser s 1245. 1 As a tunable s our ce of th e photoacoust icspect r ometer 1245. 1. 1 Har mfu l tr ace gases an alysis 1265. 1. 2 Biological fu ndamental r es ear ch 1305. 2 As a tunable s our ce of las er magnetic r es onant( L M R )

41、 s pectr oscopic analys is 1345. 2. 1 M echanis m of L M R s pectr oscopic analys is 1345. 2. 2 An exper imen tal s et up of t he LM Rspect r ometer 1365. 3 As a tunable s our ce of Far aday LM R spect r ometer1385. 4 As an excitat ion s our ce of ur anium isotopesepar ation 1405. 5 Applied t o indu

42、st r ial pr ocessing 143Cont ent s 55. 5. 1 Gener al des cr iptions of indust r ial application s oflas er s 1435. 5. 2 T he per for mance comparison b et ween CO andCO2 laser s in metal cut ting pr oces sing 148R efer ences 152Chapt er 6 Saf ety and Pr otection in Using Laser s 1556. 1 T he har m a

43、nd pr otect ive methods 1566. 2 Har mfu l gases pr oduced in laser pr oces sing andpr ot ective meth ods 1596. 3 T he har m of optical element s under st r ong las er beams and pr ot ective methods 160R efer ences 161Appendix T he t able of theor etically calcu latedspectr oscopic dat a of t e CO la

44、ser 162Appendix T he s pectr um of the br oad-band CO laser183P ostscr ipt 1876 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器作 者 简 介林 钧 岫 , 1 93 5 年 生 于 辽 宁 省 大 连 市 , 汉 族 。 19 5 6 年 1 9 63 年 留 学 于 原 民 主 德 国 , 并 获 工 学 硕 士 学 位 。 1 96 4 年 1 97 8 年 于 大 连 工 学 院 任 教 ; 19 7 9 年 1 98 1 年 于 联 邦 德 国 波 恩 大 学 进 修 , 并 获 自 然 科 学 博 士 学 位 ; 现

45、 任 大 连 理 工 大 学 教 授 、 应 用 物 理 研 究 所 所 长 , 国 家 级 有 突 出 贡 献 的 激 光 专 家 , 博 士 生 导 师 , 第 三 届 、 第 四 届 国 务 院 学 位 委 员 会 学 科 评 议 组 成 员 , 德 国 物 理 学 会 ( DP G ) 成 员 , 曾 三 次 获 国 家 科 技 进 步 二 等 奖 , 多 次 获 省 市 科 技 进 步 奖 。作 者 简 介于 清 旭 , 1 9 55 年 11 月 生 于 辽 宁 省 大 连 市 , 汉 族 。 19 8 2 年 毕 业 于 大 连 理 工 大 学 物 理 系 , 1 9 90 年

46、获 光 学 仪 器 专 业 博 士 学 位 。 1 9 9 2 年 1 99 3 年 在 德 国 波 恩 大 学 从 事 激 光 光 谱 检 测 技 术 研 究 , 现 任 大 连 理 工 大 学 应 用 物 理 研 究 所 副 所 长 , 副 教 授 , 主 要 研 究 方 向 是 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 和 激 光 光 谱 检 测 技 术 。内 容 简 介致 力 于 理 论 和 实 际 应 用 的 统 一 是 本 书 的 重 要 写 作 目 的 。全 书 共 分 六 章 , 第 一 章 综 述 了 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 自 1 9 6 4 年 问 世 至 今 在

47、理 论 研 究 、 器 件 制 作 及 在 各 个 领 域 的 应 用 概 况 ; 在 第 二 、 三 章 中 作 者 介 绍 了 理 解 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 工 作 原 理 所 必 需 的 理 论 和 必 要 的 计 算 方 法 ; 第 四 、 五 章 是 本 书 的 重 点 , 第 四 章 总 结 了 作 者 和 同 事 们 近 20 年 来 的 研 究 工 作 , 给 出 了 几 种 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 制 作 的 具 体 参 数 和 工 艺 条 件 , 便 于 从 事 红 外 光 谱 分 析 的 科 技 人 员 制 作 自 己 所 需 要 的 激 光 器

48、 ; 在 第 五 章 中 作 者 给 出 了 一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 在 近 、 中 红 外 波 段 , 作 为 高 分 辨 光 谱 分 析 仪 中 分 步 可 调 谐 光 源 的 成 功 应 用 实 例 , 给 出 了 在 工 业 应 用 中 与 二 氧 化 碳 激 光 器 的 比 较 以 及 在 铀 同 位 素 分 离 方 面 的 潜 在 应 用 前 景 ; 第 六 章 给 出 了 使 用 激 光 器 , 尤 其 是 高 功 率 激 光 器 的 防 护 措 施 , 书 中 给 出 的 数 据 是 参 照 德 国 目 前 的 标 准 。本 书 可 作 为 高 校 研 究 生 、 教 师 和 激 光 科 技 工 作 者 的 参 考 书 。第 一 章 绪 论1. 1 概 述一 氧 化 碳 分 子 激 光 器 的 工 作 原 理 是 : 高 纯 CO 气 体 与 高 纯 H e, N2 , Xe 气 体 按 一 定 的 比 例 配 成 一 定 压 强 的 混 合 气 体 , 通 过 辉光 放 电 或 化 学 泵 浦 方 式 向 CO 分 子 内 注 入 一 定 的 能 量 , 使 其 在 电子 基 态 中 从 振 动 基 态 跃 迁 到 振 动 激 发 态 。 然 后 各 振 动 态 中 的 粒 子 数 又 快 速