全固态单频连续波激光器具有高光束质量、低噪声、窄线宽以及高相干性等优点，在量子光学、原子物理、精密测量、激光雷达和激光制导等基础研究及国防和军事领域中有着广泛且重要的应用。山西大学彭堃墀院士研究团队在20 世纪80 年代初就开展了作为量子光学和量子技术中重要光源的高功率全固态单频连续波激光器的研究，并取得较好的进展。
目前，激光器领域的著作很多，但是专门针对全固态单频连续波激光器的著作较少。《固体单频激光技术》（卢华东，苏静，彭堃墀著. 北京：科学出版社，2024.1）基于我们研究组多年的工作积累，总结了高功率全固态单频连续波激光器相关的技术和方法，并且给出了一些已经应用于成熟产品的激光器设计实例。
本书第1 章介绍了光学谐振腔以及模式的基本概念，在此基础上介绍了全固态单频连续波激光器的基本组成单元及单频激光器的测试方法。随着科学研究的快速发展，许多领域对高功率全固态单频连续波激光器提出了迫切需求。因此，第2∼6 章则主要介绍在研制高功率全固态单频连续波激光器过程中发展起来的技术和方法。
传统单频激光器的单频特性比较脆弱，容易受外界环境的干扰而发生多模或跳模现象；同时，固体激光器中严重的热效应直接限制着激光器输出功率的提高。而且随着泵浦功率的提高，激光器的增益加大，模式竞争加剧，严重破坏了激光器的单频特性、功率和频率稳定性以及强度噪声特性。
我们研究组一方面在分析增益晶体热透镜效应及热透镜像散的基础上，发展了像散自补偿激光器谐振腔设计技术和单谐振腔多激光晶体结构设计技术；通过研究组成光学单向器的磁致旋光晶体的热透镜效应及其对激光器输出功率的影响，发展了采用负热光系数晶体主动动态补偿光学元件正热透镜效应的技术和方法，大幅度提高了全固态单频连续波激光器的输出功率。该内容主要在第2 章进行了讨论。
▲ 像散自补偿单频激光器装置图
另一方面，我们研究组发展了利用非线性损耗大幅度提高全固态单频连续波激光器整体性能的技术和方法。通过在激光器谐振腔内插入非线性晶体引入非线性损耗，增大了主模和次模的损耗差，有效抑制了次模振荡，实现了激光器稳定的单纵模运转，在此基础上，提出了激光器实现单纵模运转的物理条件。该条件的提出，为设计不同种类、不同波长的单频激光器提供了很好的参考和依据。该内容主要在第5 章进行了讨论。
▲ 通过反馈控制提高单频连续波高功率激光器稳定性的实验装置图
针对全固态单频连续波激光器在量子光学、量子精密测量等领域的应用，本书的第3 章和第4 章对激光器的稳定性和强度噪声进行了讨论。
结合钛宝石晶体的宽光谱特性，第6 章介绍了钛宝石晶体的宽光谱特性及全固态单频连续波宽调谐钛宝石激光器的相关关键技术。
通过在谐振腔内引入非线性损耗，全固态单频连续波激光器的整体性能得到了大幅度提高，研制的激光器可以应用于光场量子态制备、冷原子物理和引力波探测等诸多领域。
▲ 激光器应用实例
本书的相关内容主要来源于山西大学光电研究所激光研发和应用平台的教学和科研工作。感谢科技部、国家自然科学基金、山西省有关单位的长期大力支持；感谢张宽收教授在全固态单频激光器研究和转化平台建设中所做的贡献；感谢参与过该工作的每一位老师和学生！
本书深入浅出，尤其是给出的若干成熟产品的激光器设计实例，很适合高等院校的本科生和研究生、科研院所的科研工作人员以及从事相关工作的企业科技工作者等阅读和参考。希望从事量子光学和激光技术相关的科研人员和研究生通过本书能了解和掌握此类激光器的基本性能和初步的设计思想。
本文摘编自《固体单频激光技术》（卢华东，苏静，彭堃墀著. 北京：科学出版社，2024.1）一书“前言”，有删减修改，标题为编者所加。
ISBN 978-7-03-076855-1
责任编辑: 周 涵 赵 颖
（已出版3种）
全固态单频连续波激光器具有高光束质量、低噪声、窄线宽以及高相干性等优点，在量子光学、原子物理、精密测量、激光雷达和激光制导等基础研究及国防和军事领域中有着广泛且重要的应用。本书基于作者多年的工作积累，总结了高功率全固态单频连续波激光器相关的技术和方法，并且给出了一些已经应用于成熟产品的激光器设计实例。全书共有6章，包括光学谐振腔、热效应的产生和改善、高功率单频激光器的稳定性、强度噪声的分析与抑制、利用非线性损耗提升单频激光器的性能和宽调谐单频激光技术。最后在结束语中简要介绍了全固态单频连续波激光器在光场量子态的制备、冷原子物理的研究和引力波探测中的应用情况。
本书重点讲述连续变量光场量子态的制备方法及应用原理,以及相关的量子光学基础知识和实验方法，详细介绍了压缩态光场和纠缠态光场等非经典光场的产生系统，讨论了非经典光场在量子通信及量子精密测量中的重要应用。
本书介绍了如何利用光学参量过程制备压缩态和纠缠态光场，系统讨论了压缩态和纠缠态光场制备过程中遇到的技术问题和解决办法。主要内容包括：压缩态和纠缠态光场制备的基本原理、相关光电器件的基本原理与设计方法，以及获得高压缩度和高纠缠度的理论及实验方法。
（本文编辑：刘四旦）
一起阅读科学!
科学出版社│微信ID：sciencepress-cspm
专业品质 学术价值
原创好读 科学品位
科学出版社 视频号
硬核有料 视听科学
传播科学，欢迎您点亮★星标，点赞、在看▼
