高精度穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器是開展前沿科學(xué)研究的基礎(chǔ)高端儀器，也是目前國(guó)際上蓬勃發(fā)展的量子精密測(cè)量、時(shí)頻通信、原子物理等領(lǐng)域儀器裝備的核心器件，對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和安全建設(shè)意義重大。本書從半導(dǎo)體激光器的發(fā)展歷史與趨勢(shì)出發(fā)，系統(tǒng)介紹了法拉第激光器的基本原理與工藝技術(shù)，詳細(xì)闡述了法拉第激光器開機(jī)自動(dòng)對(duì)應(yīng)原子躍遷譜線，具有抗溫度、電流波動(dòng)能力強(qiáng)的顯著優(yōu)勢(shì)。此外，書中還介紹了法拉第激光器在銫原子鐘、原子重力儀、水下光通信系統(tǒng)等高端儀器裝備中的實(shí)際應(yīng)用情況及重要價(jià)值，并探討了法拉第激光器未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。
1986.09-1990.07，杭州大學(xué)，物理學(xué)，本科。
1992.09-1995.07，北京大學(xué)，非線性光學(xué)，碩士研究生。
1995.09-1999.03，北京大學(xué)，無(wú)線物理學(xué)，博士研究生。1990.08-1992.07，溫州大學(xué)，物理系講師。
1999.04-2004.12，北京大學(xué)，電子學(xué)系講師。
2002.01-2004.12，美國(guó)賓州州立大學(xué)，物理系博士后。
2004.12-2009.07，北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，副教授。
2009.08-2021.11，北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，教授/副所長(zhǎng)。
2021.11至今，北京大學(xué)電子學(xué)院，教授/副所長(zhǎng)。1. 北京市科學(xué)技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)（2023年，排名第1，本書依托的獲獎(jiǎng)項(xiàng)目）；
2. 中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)（2023年，排名第1）；2016.09-至今，中國(guó)計(jì)量測(cè)試學(xué)會(huì)，常務(wù)理事。
2016.09-至今，全國(guó)時(shí)間頻率計(jì)量技術(shù)委員會(huì)，委員。
2016.09-至今，中國(guó)計(jì)量測(cè)試學(xué)會(huì)時(shí)間頻率委員會(huì)，委員。
2016.08-至今，西安電子科技大學(xué)，教授。
目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 半導(dǎo)體激光器發(fā)展歷史與趨勢(shì) 1
1.1.1 外腔半導(dǎo)體激光器發(fā)展歷史 2
1.1.2 半導(dǎo)體激光器發(fā)展趨勢(shì) 15
1.2 穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器及其應(yīng)用 17
1.2.1 穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器 17
1.2.2 穩(wěn)頻半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用 20
參考文獻(xiàn) 20
第2章 法拉第激光器概述 27
2.1 法拉第激光器的基本原理 27
2.2 法拉第激光器的結(jié)構(gòu)組成 29
2.3 法拉第激光器的性能特點(diǎn) 30
2.3.1 法拉第激光器的特殊性能 30
2.3.2 法拉第激光器的性能提升及發(fā)展 31
2.4 法拉第激光器的應(yīng)用場(chǎng)景與需求 35
2.4.1 法拉第激光器的應(yīng)用場(chǎng)景 35
2.4.2 法拉第激光器的應(yīng)用需求 36
參考文獻(xiàn) 37
第3章 法拉第激光器專用半導(dǎo)體激光二極管 40
3.1 半導(dǎo)體激光二極管 40
3.1.1 基本原理 41
3.1.2 主要分類 45
3.1.3 性能特點(diǎn) 49
3.2 法拉第激光器專用半導(dǎo)體激光二極管制造工藝技術(shù) 52
3.2.1 半導(dǎo)體材料 52
3.2.2 半導(dǎo)體激光器制造技術(shù) 53
3.2.3 制造工藝流程 55
3.2.4 鍍超低反射率增透膜的激光二極管 58
參考文獻(xiàn) 62
第4章 法拉第原子濾光器 63
4.1 原子濾光器的發(fā)展歷史 63
4.2 基本原理及主要分類 64
4.2.1 多普勒原子濾光器 65
4.2.2 原子共振型濾光器 65
4.2.3 法拉第反常色散型原子濾光器 67
4.2.4 佛克脫反常色散型原子濾光器 68
4.2.5 感生二向色型原子濾光器 70
4.2.6 基于譜燈的原子濾光器 74
4.2.7 基于空心陰極燈的原子濾光器 79
4.2.8 基于鈣原子束的原子濾光器 84
4.3 法拉第原子濾光器原理、工藝及性能 87
4.3.1 基本原理 87
4.3.2 核心制備工藝 88
4.3.3 堿金屬原子氣室 90
4.3.4 法拉第反常色散型原子濾光器 91
4.3.5 佛克脫型原子濾光器 100
4.3.6 MEMS型法拉第原子濾光器 102
4.4 法拉第原子濾光器的理論與仿真 107
4.4.1 介質(zhì)中的電磁波 107
4.4.2 原子的電極化響應(yīng) 108
4.4.3 堿金屬原子的微觀結(jié)構(gòu)與塞曼效應(yīng) 113
4.4.4 法拉第旋光效應(yīng)理論與仿真軟件 118
參考文獻(xiàn) 128
第5章 法拉第激光器方案與技術(shù) 130
5.1 整機(jī)技術(shù)方案 130
5.1.1 原子選頻激光器概述 132
5.1.2 磁致旋光效應(yīng)法拉第激光器 134
5.1.3 感生二向色法拉第激光器 143
5.1.4 磁致旋光效應(yīng)佛克脫激光器 145
5.2 光學(xué)諧振腔 148
5.2.1 諧振腔光路結(jié)構(gòu) 148
5.2.2 線寬壓窄技術(shù) 150
5.2.3 主要光學(xué)器件 156
5.3 電路系統(tǒng) 163
5.3.1 控溫電路系統(tǒng) 163
5.3.2 控流電路系統(tǒng) 166
5.4 激光穩(wěn)頻電源 169
5.4.1 一體化穩(wěn)頻電路組成 169
5.4.2 一體化穩(wěn)頻電路關(guān)鍵部件 ——恒流源 173
5.4.3 一體化穩(wěn)頻電路關(guān)鍵部件 ——高精度溫控模塊 175
5.4.4 一體化穩(wěn)頻電路關(guān)鍵部件 ——功率穩(wěn)定模塊 182
5.4.5 激光穩(wěn)頻電路參數(shù)特性 185
5.5 主要性能特征及指標(biāo) 186
5.5.1 法拉第激光器性能特征概述 186
5.5.2 功率電流 (P-I)曲線 186
5.5.3 抗溫度變化能力 189
5.5.4 抗電流變化能力 191
5.5.5 抗機(jī)械振動(dòng)能力 193
5.5.6 自由運(yùn)行波長(zhǎng)穩(wěn)定性能(含λ-t曲線) 194
參考文獻(xiàn) 195
第6章 法拉第激光器穩(wěn)頻技術(shù) 197
6.1 法拉第激光器的飽和吸收譜穩(wěn)頻 197
6.1.1 基本原理 197
6.1.2 法拉第激光器的飽和吸收譜 199
6.2 法拉第激光器的調(diào)制轉(zhuǎn)移譜穩(wěn)頻 200
6.2.1 基本原理 200
6.2.2 銫原子 852 nm法拉第激光器的單頻調(diào)制轉(zhuǎn)移譜(MTS)穩(wěn)頻系統(tǒng) 201
6.2.3 銫原子 852 nm單頻模式和雙頻模式可切換的法拉第激光穩(wěn)頻 208
6.2.4 銣原子 780 nm法拉第激光器的MTS穩(wěn)頻系統(tǒng) 211
6.2.5 波長(zhǎng)可切換的鉀原子法拉第激光器 216
6.3 法拉第激光器的PDH(Pound-Drever-Hall)穩(wěn)頻 221
6.3.1 基本原理 221
6.3.2 法拉第激光器的PDH穩(wěn)頻 232
6.3.3 基于法拉第激光器的回音壁微腔PDH穩(wěn)頻 243
6.3.4 法拉第激光器PDH與原子穩(wěn)頻結(jié)合 251
參考文獻(xiàn) 255
第7章 法拉第激光器推廣應(yīng)用 258
7.1 法拉第激光器在原子鐘領(lǐng)域的應(yīng)用 258
7.1.1 法拉第激光器應(yīng)用于原子鐘的方案 258
7.1.2 法拉第激光器應(yīng)用于激光抽運(yùn)小銫鐘 259
7.1.3 法拉第激光器應(yīng)用于光頻 -微波雙頻原子鐘 262
7.1.4 法拉第激光器應(yīng)用于冷原子主動(dòng)光鐘 264
7.2 法拉第激光器在原子干涉重力儀中的應(yīng)用 267
7.2.1 原子重力儀原理及研究現(xiàn)狀 268
7.2.2 基于法拉第原子濾光器的拉曼激光源 270
7.2.3 法拉第激光器在原子重力儀的應(yīng)用展望 275
7.3 法拉第激光器在原子磁力儀中的應(yīng)用 276
7.3.1 原子磁力儀原理 277
7.3.2 法拉第激光器在原子磁力儀的應(yīng)用前景 278
7.4 法拉第激光器在光通信中的應(yīng)用 281
7.4.1 激光器作為光通信的光源研究進(jìn)展 281
7.4.2 法拉第激光器應(yīng)用于光通信系統(tǒng) 282
7.5 法拉第激光器在激光波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)中的應(yīng)用 287
7.5.1 激光波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)研究進(jìn)展 288
7.5.2 法拉第激光器作為激光波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn) 289
7.5.3 法拉第激光器應(yīng)用于混合原子多波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn) 292
7.5.4 法拉第激光器應(yīng)用于冷原子波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn) 293
7.6 法拉第激光器在超窄帶弱光相干放大的應(yīng)用 295
7.6.1 法拉第原子濾光器應(yīng)用于窄帶弱光相干放大的方案 296
7.6.2 法拉第原子濾光器應(yīng)用于弱光相干放大的作用效果 299
7.6.3 法拉第激光器的大功率相干放大 302
7.7 法拉第激光器在拉曼光譜探測(cè)的應(yīng)用 304
7.7.1 法拉第原子濾光器應(yīng)用于拉曼光譜探測(cè)方案 306
7.7.2 法拉第原子濾光器應(yīng)用于拉曼光譜探測(cè)的作用效果 307
參考文獻(xiàn) 310
第8章 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 318
8.1 法拉第激光器未來(lái)發(fā)展展望概述 318
8.2 微小型芯片化法拉第激光器 319
8.3 智能集成化法拉第激光器 320
8.4 大功率法拉第激光器 321
8.5 多頻法拉第激光器 322
8.6 量子鎖模法拉第激光頻率梳 327
8.7 法拉第-邁克爾遜激光器 329
8.8 冷原子法拉第激光器 332
8.8.1 基于冷原子的超窄帶寬法拉第原子濾光器 332
8.8.2 基于冷原子的感生二向色型原子濾光器 334
8.8.3 冷原子法拉第激光器 336
8.9 法拉第主動(dòng)光鐘 337
8.9.1 主動(dòng)光鐘基本原理 338
8.9.2 法拉第主動(dòng)光鐘方案 339
8.9.3 法拉第主動(dòng)光鐘未來(lái)展望 342
8.10 光纖與超長(zhǎng)腔法拉第激光器 343
參考文獻(xiàn) 345
后記 348
索引 351
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