目次
序章 レーザーの科学入門
1.レーザーの歴史
2.光(電磁波)と原子
3.世界最初に発振に成功したルビーレーザー
4.世界最初に連続発振したヘリウムネオンレーザー
5.レーザービームの性質
第 I 部 レーザーを理解するための光学入門
第1章 電磁波としての光
1.電場とは
2.磁場とは
3.電場と磁場
4.電磁波の発生
5.電磁波のエネルギー
第2章 波の重ね合わせ
1.平面波の表わし方
2.電磁波は平面波
3.波の重ね合わせ
第3章 フーリエ変換
1.周期を持つ波形のフーリエ級数展開
2.周期を持たない波形のフーリエ積分
3.時間的なパルス波形のフーリエ展開
4.波束の表現
第4章 物質中の光の伝搬 ―波としての反射と屈折―
1.物質と光
2.光電場と原子内電子の振動運動
3.原子からの二次光の発生
4.原子による光の散乱
5.物質中の光の透過
6.反射と屈折
第5章 電磁気学から見た光の反射と屈折
1.偏光
2.電磁気学から見た反射と屈折
3.電磁気学から見た反射と屈折(電場ベクトルの方向と振幅に関する境界条件から)
3.1 p偏光の振幅係数
3.2 s偏光の振幅係数
3.3 空気とガラスの界面における反射と屈折(空気からガラスに入射する場合)
3.4 空気とガラスの界面における反射(ガラスから空気に入射する場合)
4.エネルギーの流れ(反射率と透過率)
第6章 光の干渉
1.干渉縞
2.複スリットによる干渉(波面分割二光束干渉)
3.薄膜の干渉(振幅分割二光束干渉)
4.多光束干渉(ファブリーペローエタロン)
5.多層膜干渉(反射防止膜,多層膜鏡)
第7章 波の回折
1.回折とは
2.フラウンホーファー回折
2.1 単一スリットによるフラウンホーファー回折
2.2 円形開口による回折と分解能
2.3 複スリットによるフラウンホーファー回折
2.4 回折格子
3.フレネル回折
第 II 部 レーザーの原理入門
第8章 原子のエネルギー状態と光の吸収・放出
1.電子について
2.電子のエネルギー準位
3.原子のエネルギー状態と遷移
4.原子と光の関係
第9章 光の増幅とレーザー発振
1.原子のエネルギー準位と共鳴周波数
2.自然遷移と誘導遷移
3.3準位レーザーと4準位レーザー
4.光の増幅と利得
5.レーザー発振
第10章 レーザー共振器
1.レーザービームを作る
2.共振器の共鳴(縦モード)
3.レーザービーム内強度分布 (横モード)
4.種々の共振器構造
5.コヒーレンス
第11章 連続発振とパルス発振
1.パルス光の性質
2.パルスの時間幅と周波数スペクトル幅
3.Qスイッチ発振
4.モード同期
5.単一周波数発振
第12章 ガスレーザー
1.ガスレーザーの基本
2.原子ガスレーザー
3.炭酸ガス(CO2)レーザー
3.1 振動一回転準位
3.2 炭酸ガスレーザー
4.エキシマレーザー(フッ素レーザーを含む)
5.その他のガスレーザー
第13章 固体レーザー
1.固体レーザー材料
2.光ポンピング
3.ネオジウムレーザー
3.1 ルビーレーザー
3.2 ネオジウムレーザーの動作と母材
3.3 応用に向けたネオジウムレーザー
4.チタンサファイアレーザーに見る波長可変レーザー
5.ファイバーレーザー
第14章 半導体レーザー
1.エネルギーバンド構造
2.半導体からの発光(再結合)
3.LEDとレーザー
4.レーザーの基本構造
5.半導体レーザーの発光
5.1 端面発光レーザーの構造
5.2 面発光レーザーの構造
5.3 量子井戸レーザーと量子カスケードレーザー
6.結晶成長法
7.各種半導体レーザー
第 III 部 レーザー光を操る・測る・使う技術
第15章 レーザー光を操る技術入門
1.光電場の振幅と位相
2.結晶中を伝搬する光波
3.電子の非線形振動による非線形光学効果
第16章 二次非線形光学効果
1.非線形光学効果とは
2.二次非線形光学過程
2.1 第二高調波発生
2.2 和周波発生と差周波発生
2.3 光パラメトリック発振
2.4 非線形光学結晶
3.位相整合
3.1 非線形分極波と波長変換波
3.2 位相整合
3.3 擬似位相整合(Quasi-Phase Matching: QPM)
第17章 三次非線形光学効果
1.三次非線形光学過程
2.非線形屈折率
3.自己集光
4.位相共役
5.非線形光学過程とパルス圧縮
5.1 自己位相変調
5.2 群速度分布
5.3 パルス圧縮
第18章 非パラメトリック非線形光学過程
1.過飽和吸収
2.二光子吸収
3.誘導光散乱
3.1 光散乱入門
3.2 誘導ラマン散乱
3.3 誘導ブリルアン散乱
第19章 外部信号によるレーザー光の制御技術
1.偏光
2.電気光学効果
3.磁気光学効果
3.1 磁性体とは
3.2 磁気光学効果
4.音響光学素子
第20章 レーザー光を測る
1.何を測るか
2.光電効果
3.光電子倍増管(PMT)とマイクロチャネルプレート
4.固体センサー
4.1 フォトダイオード
4.2 固体イメージセンサー
5.熱型光検出素子
5.1 熱電対とサーモパイル
5.2 焦電(パイロ)素子
5.3 ボロメーター
第21章 低パワーレーザーを使う
1.低パワーレーザー
2.レーザーで情報を読み取る,書き込む
3.レーザーで距離,速度を測る
4.ホログラフィー
第22章 高パワーレーザーを使う
1.高パワーレーザー
2.工業におけるレーザー応用
3.医療分野におけるレーザー応用
4.高出力レーザー核融合への応用
5.新しいレーザーへの挑戦
5.1 高エネルギーレーザーへの挑戦:ペタワットレーザー
5.2 短いパルスへの挑戦:アト秒パルス
5.3 短い波長への挑戦:X線レーザー
5.4 自由なパラメーターを持つ新しいレーザーへの挑戦:X線自由電子レーザー
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