| Abstract | 第7-9页 |
| Table of Contents | 第10-15页 |
| List of Figures | 第15-22页 |
| List of Tables | 第22-24页 |
| CHAPTER 1 INTRODUCTION | 第24-46页 |
| 1.1 SOLID-STATE LASER | 第24-26页 |
| 1.1.1 Long-pulse solid-state laser | 第24-25页 |
| 1.1.2 Q-switched solid-state laser | 第25-26页 |
| 1.1.3 Solid-state laser amplifier | 第26页 |
| 1.2 LASER INTERACTION WITH MATERIAL | 第26-31页 |
| 1.2.1 Laser-induced plasma spectroscopy LIPS | 第27-28页 |
| 1.2.2 LIBS/LIPS applications | 第28-31页 |
| 1.2.3 LIBS advantages and disadvantages | 第31页 |
| 1.2.3.1 Advantages of LIBS technique | 第31页 |
| 1.2.3.2 Disadvantages of LIBS technique | 第31页 |
| 1.3 EPOXIDE RESIN | 第31-34页 |
| 1.3.1 Epoxide resin review | 第31-32页 |
| 1.3.2 Epoxide resin applications | 第32-34页 |
| 1.3.2.1 Paints and coatings | 第32页 |
| 1.3.2.2 Adhesives | 第32-33页 |
| 1.3.2.3 Industrial tooling and composites | 第33页 |
| 1.3.2.4 Electrical systems and electronics | 第33页 |
| 1.3.2.5 Consumer and marine applications | 第33-34页 |
| 1.3.2.6 Aerospace applications | 第34页 |
| 1.3.2.7 Biology | 第34页 |
| 1.3.2.8 Art | 第34页 |
| 1.4 LITERATURE REVIEW | 第34-44页 |
| 1.4.1 Laser history | 第34-37页 |
| 1.4.2 Solid-state laser design | 第37-38页 |
| 1.4.3 Laser-induced plasma spectroscopy(LIPS) | 第38-44页 |
| 1.5 THE GOAL OF THIS RESEARCH WORK | 第44页 |
| 1.6 THE STRATEGY FOR THIS RESEARCH WORK | 第44-45页 |
| 1.7 SUMMARY | 第45-46页 |
| CHAPTER 2 PULSED SOLID-STATE LASER | 第46-82页 |
| 2.1 INTRODUCTION | 第46-53页 |
| 2.1.1 Active medium | 第46-47页 |
| 2.1.2 Flashlamps for pulsed solid-state laser | 第47-50页 |
| 2.1.2.1 Square wave power supply | 第47-49页 |
| 2.1.2.2 Pulse Forming Network PFN | 第49-50页 |
| 2.1.3 Pumping cavity | 第50-52页 |
| 2.1.3.1 Elliptical reflector | 第50-52页 |
| 2.1.3.2 Diffuse reflector | 第52页 |
| 2.1.4 Optical resonator | 第52-53页 |
| 2.2 NORMAL SOLID-STATE LASER SYSTEM | 第53-71页 |
| 2.2.1 Solid-state laser rate equation | 第53页 |
| 2.2.2 Threshold condition | 第53-55页 |
| 2.2.3 Resonator quality factor | 第55-56页 |
| 2.2.4 Population inversion,gain coefficient and saturated gain coefficient | 第56-60页 |
| 2.2.5 Fluorescence power | 第60页 |
| 2.2.6 Power density and output power | 第60-61页 |
| 2.2.7 Solid-state laser efficiency factors | 第61-67页 |
| 2.2.7.1 Conversion of electrical input delivered to the pump source to useful pump radiation | 第61-62页 |
| 2.2.7.2 Transfer of the useful radiation emitted by the pump source to the gain medium | 第62-64页 |
| 2.2.7.3 Absorption of pump radiation by the gain medium and transfer of energy to the upper laser level | 第64-66页 |
| 2.2.7.4 Conversion of the upper state energy to laser output | 第66-67页 |
| 2.2.8 Relationship between externally measurable quantities and internal system and material parameters | 第67-70页 |
| 2.2.9 Experimental calculation for round-trip losses δ, unsaturated gain coefficient g_o and single-pass gain G_o | 第70-71页 |
| 2.3 Q-SWITCHED SOLID-STATE LASER | 第71-79页 |
| 2.3.1 Q-switch theory | 第71-72页 |
| 2.3.2 Q-switch rate equations | 第72页 |
| 2.3.3 Output energy E_(out) and the extraction efficiency η_E of a Q-switch laser pulse | 第72-75页 |
| 2.3.4 Electro-optic Q-switch | 第75-79页 |
| 2.3.4.1 KDP/KD~*P Pockels cell | 第76-78页 |
| 2.3.4.2 LiNbO_3 Pockels cell | 第78-79页 |
| 2.4 AMPLIFIED SOLID-SATE LASER | 第79-81页 |
| 2.4.1 Pulse amplification theory | 第79-80页 |
| 2.4.2 Laser amplifier extraction efficiency η_E | 第80-81页 |
| 2.5 SUMMARY | 第81-82页 |
| CHAPTER 3 LASER INTERACTION WITH MATERIAL | 第82-108页 |
| 3.1 INTRODUCTION | 第82页 |
| 3.2 PLASMA FORMATION | 第82-88页 |
| 3.3 LASER-INDUCED PLASMA SPECTROSCOPY(LIPS) | 第88-102页 |
| 3.3.1 LIPS atomic optical emission spectroscopy(OES) | 第88-91页 |
| 3.3.1.1 Line emission | 第89-91页 |
| 3.3.1.2 Continuum emission | 第91页 |
| 3.3.2 Local thermodynamic equilibrium | 第91-93页 |
| 3.3.3 Line broadening mechanisms | 第93-96页 |
| 3.3.3.1 Natural broadening | 第93-94页 |
| 3.3.3.2 Doppler broadening | 第94页 |
| 3.3.3.3 Stark broadening | 第94-95页 |
| 3.3.3.4 Self absorption broadening | 第95-96页 |
| 3.3.3.5 Instrumental broadening | 第96页 |
| 3.3.4 Plasma diagnostics applications | 第96-102页 |
| 3.3.4.1 Verification of atomic data | 第96-97页 |
| 3.3.4.2 Measurement of temperature | 第97-101页 |
| 3.3.4.3 Measurement of electron density | 第101-102页 |
| 3.4 EPOXIDE RESIN | 第102-107页 |
| 3.4.1 Epoxy resin structure | 第102-103页 |
| 3.4.2 Producing Epoxides | 第103页 |
| 3.4.3 Epoxy resin curing | 第103-104页 |
| 3.4.4 Characterization and properties | 第104-107页 |
| 3.5 SUMMARY | 第107-108页 |
| CHAPTER 4 EXPERIMENTAL WORK,RESULTS AND DISCUSSION | 第108-188页 |
| 4.1 INTRODUCTION | 第108-109页 |
| 4.2 SOLID-STATE LASER DESIGN | 第109-145页 |
| 4.2.1 Flashlamp and flashlamp power supply | 第109-110页 |
| 4.2.1.1 Long-pulse solid-state laser system flashlamp and power supply | 第109-110页 |
| 4.2.1.2 Normal-operation and Q-switched solid-state laser system and laser amplifier | 第110页 |
| 4.2.2 Gain medium | 第110-111页 |
| 4.2.2.1 Long-pulse solid-state laser system | 第111页 |
| 4.2.2.2 Others mode of operation | 第111页 |
| 4.2.3 Optical resonator | 第111页 |
| 4.2.4 Pump cavity design | 第111-112页 |
| 4.2.4.1 Single-elliptical pump cavity | 第111-112页 |
| 4.2.4.2 Double-elliptical pump cavity | 第112页 |
| 4.2.5 Active optical resonator | 第112-113页 |
| 4.2.5.1 Long-pulse solid-state laser system | 第112-113页 |
| 4.2.5.2 Normal-operation and Q-switched solid-state laser system and laser amplifier | 第113页 |
| 4.2.6 Solid-state laser experimental setup | 第113-115页 |
| 4.2.7 Results and discussion of the solid-state laser experiment | 第115-130页 |
| 4.2.7.1 Long-pulse output energy and overall system efficiency | 第115-124页 |
| 4.2.7.2 Normal-operation output energy and overall system efficiency | 第124页 |
| 4.2.7.3 Q-switched output energy and overall system efficiency | 第124-127页 |
| 4.2.7.4 Laser amplifier output energy,gain and system efficiency | 第127-130页 |
| 4.2.8 Optical resonator loss measurement experimentally | 第130-132页 |
| 4.2.8.1 Long-pulse mode of operation | 第130-131页 |
| 4.2.8.2 Normal-mode of operation | 第131-132页 |
| 4.2.9 Calculation of different efficiency factors arithmetically | 第132-138页 |
| 4.2.9.1 Long-pulse mode of operation | 第132-134页 |
| 4.2.9.2 Nomal-mode of operation | 第134-135页 |
| 4.2.9.3 Q-switched mode of operation | 第135-137页 |
| 4.2.9.4 Amplified-mode of operation | 第137-138页 |
| 4.2.10 Analysis for the different parameters controlling the solid-state laser performance | 第138-145页 |
| 4.2.10.1 Gain coefficient and the single-pass gain | 第139-140页 |
| 4.2.10.2 Inverted density and fluorescence power | 第140页 |
| 4.2.10.3 Intracavity power density | 第140-142页 |
| 4.2.10.4 Optimum mirror reflectivity | 第142-143页 |
| 4.2.10.5 Beam parameters measurements | 第143-145页 |
| 4.3 LASER INDUCED PLASMA SPECTROSCOPY | 第145-188页 |
| 4.3.1 LIPS experimental setup | 第145-147页 |
| 4.3.2 Results and discussion of the LIPS experiment | 第147-188页 |
| 4.3.2.1 Laser interaction with epoxide resin material discussion | 第164-171页 |
| 4.3.2.2 Thermal temperature | 第171-176页 |
| 4.3.2.3 Plasma temperature | 第176-182页 |
| 4.3.2.4 Plasma electron density | 第182-184页 |
| 4.3.2.5 Effect of the laser irradiance on the plasma spectra | 第184-187页 |
| 4.3.2.6 Local thermodynamic equilibrium | 第187-188页 |
| CHAPTER 5 CONCLUSION | 第188-194页 |
| APPENDIX A | 第194-198页 |
| APPENDIX B | 第198-200页 |
| APPENDIX C | 第200-210页 |
| List of References | 第210-220页 |
| Acknowledgement | 第220-222页 |
| List of publications | 第222页 |
