激光原理及应用（第4版）
本书为普通高等教育"十一五”国家级规划教材。 本书从内容上分为两部分。第1～5章介绍 激光的基本理论，从激光的物理学基础出发，着重阐明物理概念，以及激光输出特性与 激光器的 参数之间的关系，尽量避免过多的理论计算，以掌握激光器的选择和使用为主要目的；第6～10章介绍激光在计量、加工、医学、信息技术，以及现代科技前沿问题中的应用，重点介绍各种应用的思路和方法。 GI}4,!^N L^6"' #  kea e.6[ u$ap H{ 第1章辐射理论概要与激光产生的条件 7F"3 <U@J "v@);\-V 1.1光的波粒二象性 TFNUv<>X 4A;[s m^f 1.1.1光波 yVT&rQ"{ hJecCOA)' 1.1.2光子 D% oueW T:be 9 5!, 1.2原子的能级和辐射跃迁 0Wjd-rzc, lq~Gc M 1.2.1原子能级和简并度 f#*h^91x Tw2Xe S 1.2.2原子状态的标记 q
s v+.aW `Q:de~+AM{ 1.2.3玻尔兹曼分布 8FAT(f//. nUiS<D2 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 ;+TMx( Cw6>^ 1.3光的受激辐射 -FQC9~rR;g Q1aHIc
1.3.1黑体热辐射 1R5Yn( XPar_8I 1.3.2光和物质的作用 3X,]=f@_ <l* agH-.3 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 E%-Pyg* 1 , m\Q_ 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 ?lu_}t ] &r&;<Q 1.4光谱线增宽 Mr$# e <E D8"~_ 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 ~sZqa+jB0 );0<Odw%. 1.4.2自然增宽 :Tlf4y:/w 3?! G- 1.4.3碰撞增宽 NY WG#4D 6XQ*:N/4al 1.4.4多普勒增宽 |Dl*w/n
!Sh^LYqn 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 6Hc H'nmeN xnJjCEZ 1.4.6综合增宽 j)g_*\tQ C!oS=q K?] 1.5激光形成的条件 it(LphB8 ^</65+OT+ 1.5.1介质中光的受激辐射放大 Fg_?!zR>6 4JX`>a{< 1.5.2光学谐振腔和阈值条件 L!CX & L~@ma(TV{K 思考练习题1 yd7lcb
[ \4[c}l 第2章激光器的工作原理 ^L>MZA
? ..vSL 2.1光学谐振腔结构与稳定性 ^+( A&PyP? xI=}z 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 s`$NW^'] <dju6k7uz 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 6 Cz7A BSx j~pun 2.1.3稳定图的应用 kvMk:. O"_erH\nk 2.2速率方程组与粒子数反转 i /O1vU# b@nri5noBm 2.2.1三能级系统和四能级系统
3M NhH 4 e=/f,o1 2.2.2速率方程组 Nrab*K(][ I-RdAVB/Ep 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 zWC W: dI tc+GR?-7W 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 ga4/, Jngl l 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 r;&]?9)W0 v#Cz& j 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 {-xi0D/Y; #rn4 $ 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 viW~'}^k7 6%\7.h 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 Hmz=/.$ e5*5.AB6& 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 (PCimT=5 { ()p%#* 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 `^ieT#(O N0y;PVAGu 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 - XS+Uv nUI63? 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 4*p_s8> > 5 {T9* 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 9IS1.3 Wo: zU 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 T..N*6<X OPvj{Dv$0 2.5激光器的损耗与阈值条件 }aHB$}"! #}[S j-Vp 2.5.1激光器的损耗 Zd[y +$> c]AKeq ] 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 N>&{Wl'y \ VYl_ U?D 2.5.3阈值条件 ,\sR;=svK Bo](n*i 2.5.4对介质能级选取的讨论 *6 z'+' w%i+>\t O 思考练习题2 u%+6Mp[E [OFTP#}c 第3章激光器的输出特性 Xm"w,J& E"9/Y Wv 3.1光学谐振腔的衍射理论 TnvHO_P, _/QKWk&j 3.1.1数学预备知识 ?M V[=LPL ^F0k2pB 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 'NQMZfz fd!pM4"0 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 2 Ft0C2 Hm+6QgCs 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模
Pqr Ou -)y> c 3.2对称共焦腔内外的光场分布 O Ey:#9<' )[y!m9 Vn 3.2.1共焦腔镜面上的场分布 WryW3];0OR `'G),{ j 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 /ctaAQDUh\ qHC*$v#.V? 3.3高斯光束的传播特性 c"f-$^< 2g ?Jb5 ) 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 vc> ^.#7
q_9N+-?{7 3.3.2高斯光束的相位分布 +H)!uLva B UZ 4 tq 3.3.3高斯光束的远场发散角 OUBgBr y]QQvCJr3d 3.3.4高斯光束的高亮度 0] :*v? F'?5V0\he 3.4稳定球面腔的光束传播特性 |k7ts&2 c"%_]7 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 &P,4EaC9; +s+PnZ%0V 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 bOd sMlJkN ,{`o/F/ 3.5其他几种常用的激光光束 X_0{*!v8 m &3HFf 3.5.1厄米-高斯光束 Sq?6R}q% 6?<`wGs( 3.5.2拉盖尔-高斯光束 Q?Bj q> ) <}VP&:X 3.5.3贝塞尔光束 =XRgT1>e tvj'{W 3.6激光器的输出功率 j-I6QUd xdbu|fC 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 vZ_DG}n11 *m K);@pL 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 fr,CH{Uq {R1C xt} 3.7激光器的线宽极限 +X%fcoc ?VOs:sln 3.8激光光束质量的品质因子M2 mk[d7Yt{O pxCGE[@` 3.9模式激光的某些一阶统计性质 GH; F3s @0/@p"j 3.9.1单模激光的一阶统计性质 6&Oon YsP t;e]L'z@: 3.9.2多模激光的一阶统计性质 L3G)?rPFC# !cFE^VM_; 思考练习题3 x
w?9W4< . f.j > 第4章激光的基本技术 AP?{N: + w=P <4 bdT 4.1激光器输出的选模 e~2*> 5\: (W }i287 4.1.1激光单纵模的选取 PU@U @ i/ O,`2 4.1.2激光单横模的选取 v0jz)z<# I8-&.RE 4.2激光器的稳频 v;F+fOo /J9T=N 4.2.1影响频率稳定的因素 9V4V}[% {L2Gb(YLW 4.2.2稳频方法概述 <8z[,X }bM bcx{_&1p 4.2.3兰姆凹陷法稳频 %BYlbEx B'Bb TI, 4.2.4饱和吸收法稳频 uy*x ~v*I] <,]CV o 4.3激光束的变换 1^H<+0 DRmh (T 4.3.1高斯光束通过薄 透镜时的变换 B|q 3;P 6's FmC 4.3.2高斯光束的聚焦 W*/s4 N >G3 J3P( 4.3.3高斯光束的准直 @9kk
f{? $85o%siS' 4.3.4激光的扩束 yV]-Oa$*s0 Uf]Pd)D 4.4激光调制技术 ~E6+2t* WbD C 4.4.1激光调制的基本概念 Q]?J% P. OrH1fhh 4.4.2电光强度调制 kq.R(z+ H S&uQc a 4.4.3电光相位调制 r;6YCI=z X)R] a]1A 4.5激光偏转技术 PS<tS_. ]#7Y @Yo 4.5.1机械偏转 : c/=fWM% my\oC^/9 4.5.2电光偏转 [@FeRIu8 \3Ald.EqtM 4.5.3声光偏转 #]\G*>{ ?28GQyk4 4.6激光调Q技术 "?0 G^zu O>):^$-K% 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q uu/7Ie ;eEtd oy 4.6.2调Q原理 bg3j o1J (lck6v?h 4.6.3电光调Q #&8pp8wd,} ]A<u eM 4.6.4声光调Q czsoD) N Gt%? [ 4.6.5染料调Q tlxjs]{0E 8RT0&[ 4.7激光锁模技术 OsSiBb,W79 waq_ d. 4.7.1锁模原理 x 3co? %>:)4A 4.7.2主动锁模 3\l9Sf=M| 3LnyQ 4.7.3被动锁模 Mw7UU1 ei Ecl 7=-y 思考练习题4 5OqsnL _V 3bL2fsn5 第5章典型激光器介绍 PaI63 ! TV>R(D3T/ 5.1固体激光器 a|{<#<6n( ( 2(;u1 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 ~map5 @Kd R/FV'qy] 5.1.2固体激光器的泵浦系统 >;U%~yy}qc zyn =Xv@p 5.1.3固体激光器的输出特性 6] A\8Ty (S 3kP5:F 5.1.4新型固体激光器 ' g! _Flk Jj!tRZT 5.2气体激光器 < 1%XN _Ws k3AP 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 X_S]8Aa t"Rf67 5.2.2二氧化碳激光器 |N.q[>^R -@?>nLQb 5.2.3Ar＋离子激光器 sWzXl~JbF #Z 5 Wk 5.3染料激光器 _IGa8=~ " yl"A4p
S 5.3.1染料激光器的激发机理 @?AE75E{ D(?#oCCA 5.3.2染料激光器的泵浦 %31K*i/ ] w|*G`~l09 5.3.3染料激光器的调谐 'QS~<^-j" (&x\,19U$ 5.4半导体激光器 0`zq*OQ BrmFwXLP" 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 ?^GsR[-x XE%6c3s 5.4.2PN结和粒子数反转 HpSf I7 rxA)& 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 ^Iq.0E9_ [<Puh 5.4.4同质结和异质结 半导体激光器 pODo[Rkq v333z << S 5.5其他激光器 oQB1fs Lh $ac-Ct 5.5.1准分子激光器 GgZf6~b1J 9:5NX3"p 5.5.2自由电子激光器 $)a5;--W u3!!_~6,z 5.5.3化学激光器 !-Q!/? ZI]K+jza 思考练习题5 oK[,xqyA A Mfu|%ZL 第6章激光在精密测量中的应用 82l";;n4p : | ( B[ 6.1激光干涉测长 EU~ 'n- WL]'lSHa 6.1.1干涉测长的基本原理 h"m7r4f :Dm@3S$4< 6.1.2激光干涉测长系统的组成 \wd`6 OPh@H.)^ 6.1.3激光外差干涉测长技术 Kwau:_B :fUmMta 6.1.4激光干涉测长应用举例 6-}9m7# Y t')I c6.?i 6.2激光衍射测量 B}T72 !a mJqP#Unik 6.2.1激光衍射测量原理 ^jC0S[csw2 qA[}\8}h 6.2.2激光衍射测量的方法 -v&srd^ } k~0R-m 6.2.3激光衍射测量的应用 $o^}<)DW | mX8fRh 6.3激光测距 +fmZ&9hFNJ 6P $q7G 6.3.1激光脉冲测距 % QkvBg* 69L&H!<i: 6.3.2激光相位测距 1Pc'wfj }DwXs` M7 6.4激光准直及多自由度测量 vsR&1hs Vngi8%YWp 6.4.1激光准直仪 IR Y2H#:$ 9`b3=&i\ 6.4.2激光衍射准直仪 )A"7l7?.n) O^ hV<+CX 6.4.3激光多自由度测量 Su^Z{ Ud` **[p{R]8o 6.5激光多普勒测速 eIl&=gZ6> 1uE[ %M 6.5.1运动微粒散射光的频率 )n V x 2m4 W[ DB !ue 6.5.2差频法测速 \:S8mDI^s MDt4KD+bZ 6.5.3激光多普勒测速技术的应用 F!'"mU<f xCD+qP ^ 6.6环形激光测量角度和角加速度 +!wc(N[(2 N*;/~bt7 P 6.6.1环形激光精密测角 kM@,^`& 0&@6NW&Mu 6.6.2光纤陀螺 c Q%HwYn 7va%-&. &t 6.7激光环境计量 e V#H"fM 1OKJE(T 6.8激光散射板干涉仪 9`{cX CJ >=odK[ 思考练习题6 %8/ $CR 9:WKG'E8a 第7章激光加工技术 zjS<e
XLs[ G<I5%Yo6G 7.1激光热加工原理 'tj4 ;+xf^ r}w 9?s^rB 7.2激光表面改性技术 SQ[}]Tm;n &-9D.'WzP 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 xYq8\9Qb bE{`g]C5 7.2.2激光表面熔凝技术 Gy5W;,$q 'lF|F+8 7.2.3激光熔覆技术 PC5FfX mCo5 Gdt 7.3激光去除材料技术 +(
d2hSIF 0ni5 :tYy 7.3.1激光打孔 g o@}r< B$ (`N/1}vk 7.3.2激光切割 xHmc8G$zu _<$=n 6# 7.4激光焊接 3 ren1 +}!eAMQ 7.4.1激光热导焊 VI4d/2e ?bEYvHAzg 7.4.2激光深熔焊 0 #ph1a< gV c[`( @h 7.4.3激光复合焊 ~Hq
2' _gHJ4(?w 7.5激光快速成型技术 FWj~b n =W6P>r_ 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 YY9q'x,w w;:,W@K 7.5.2激光快速成型技术 #r C% \ 2;3q](d 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 t%%I .zIV7 *e R$ 7.6其他激光加工技术 p ,!`8c6 ifkA 3] 7.6.1激光清洗技术 W$ &Q.Z 1VeCAx[e 7.6.2激光弯曲 s}.nh>Q (]JJ?aAF 思考练习题7 er_aol e -%A6eRShk 第8章激光在医学中的应用 ,/KHKLY7 gm8H)y, 8.1激光与生物体的相互作用 5]{YERa' .F]6uXd 8.1.1生物体的 光学特性 IRQ(/:] +$9w[ARN+ 8.1.2激光对生物体的作用 # a3Q<%V OygYP 8.1.3激光对生物体应用的优点 ecb[m2z |^=` l n! 8.2激光在临床治疗中的应用 </fnbyGR Yv{AoL~ 8.2.1激光临床治疗的种类与现状 ,UP6.C14 ,Y a&M@^Z 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 DN!EsQ6 pyN PdEy 8.2.3激光在眼科中的应用 NT/}}vES '? d[ ip 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 +5Mx0s(5 H;^6%HV1 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 3RD Q{&J: 9(C
Ke, 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 @=9QV3 D 2}`OjVS 8.2.7光动力学治疗 N9i>81tY 1q*3V8 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 fhC=MJ
@ R(:q^? 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 4fN<pG, 1 .uy u 8.3.2激光断层摄影 w<'mV^S 'd28YjtoX 8.3.3激光显微镜 ;%U`P8b! G~_dSa@g G 8.4医用激光设备 hGpaHY>My I E|$>q0Z 8.4.1医用激光 光源 n>@( gDq ThHK1{87X} 8.4.2医用激光传播用 光纤 `5 27vK
6 hWUZn``U$| 8.5激光应用于医学的未来 s)-=l _4 T iQA
f 8.5.1医用激光新技术 DukCXyB*l (j'[t 8.5.2光动力学治疗的前景 L:S[QwQu8 nJ6bC^*)U 思考练习题8 V8c&2rN a @ ) 1 u 第9章激光在信息技术中的应用 iR_X,&p
GI/g@RV 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 ?&N
JN/+% SL*B `P~{ 9.1.1半导体激光器 gHTo|2 Q{ lc*<UZ R 9.1.2光纤激光器 f#[ Fqkmj )O_Y(^+ $ 9.1.3光放大器 #/YKA{ rHP5;j< ] 9.2激光全息三维显示 A$
s4Q0Mf h'wI /Z_' 9.2.1全息术的历史回顾 l2$6 ojpo rtOXK4)]I 9.2.2激光全息术的基本原理和分类 kMUjSa~\
snX5mD 9.2.3白光再现的全息三维显示 8)T.[AP / S]<MS 9.2.4计算全息图 > d_O0a*W- )W gh5C` 9.2.5数字全息术 |E|d"_Ma b]@^SN9 9.2.6全息三维显示的优点 U"/":w ~ 2b2/jzO}J 9.2.7全息三维显示的应用 - wCfwC @ *!8 9.2.8全息三维显示技术的展望 {8'I+- `O*+%/( 9.3激光存储技术 /JJU-A( >=$( ,8" 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 U }xRvNz GXf"a3 9.3.2激光光盘存储 y 1z4qSeM ]Z6==+mCP 9.3.3激光体全息光存储 <w<&,xM <$/'iRtRzW 9.3.4激光存储技术的新进展 jgbE@IA@!' ~:v" TuuK 9.4激光扫描和激光打印机 !Yd7&#s XJ.bK 9.4.1激光扫描 &E0P`F,GQA Yq}(O<ol 9.4.2激光打印机 ^* `hJ48u Xb.WI\Eh 9.5量子光通信中的激光源 CB:G4VqOT 8 Zhx & 9.5.1量子光通信 } U\n:@:2B v?vm-e 9.5.2量子态发生器及应用 '+JU(x{CCl [HL XWu3 思考练习题9 @WEDXB 5Ay\s:hb[u 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 ET.c8K1f 7G z f>n 10.1激光核聚变 #+>8gq^5 +a0 q?$\ 10.1.1受控核聚变 TldqF BX unY+/p $ 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 `2.[8%6 L/t'|<m 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 B"P-h^oiV * `1W}) 10.2激光冷却 OXAr.. .?| pv}V 10.3激光操纵微粒 /?C}PM Te_%r9P|2 10.3.1光捕获 .EpcMXT% mO=b q4! 10.3.2微粒操纵 #6* j+SX^ M ROe "Xj 10.4超越经典衍射极限的分辨率 XA PqRJ*Z 3g
ep_ aC 10.4.1解析延拓 wA$ JDf)Vg G6@XRib3 10.4.2综合孔径傅里叶全息术 R+}7]tva6C F5s Pd 10.4.3傅里叶叠层算法 0&wbGbg(W \k&2nYVHf 10.4.4相干谱复用 }JPLhr|d^ Ps<;DE\$f4 10.4.5非相干结构光 照明成像 /zV&ebN] W w\M3Q`h 10.4.6超分辨荧光显微镜 ~*NG~Kn"s >JVd L\3 10.5激光光谱学 x)GpNkx: .0 }eg$d 10.5.1拉曼光谱 e,V @t% meJ%mY 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 ' ? tx?t ,y5,+:Y
~ 10.5.3频率高分辨的双光子光谱 we?#
Dui rHngYcjR 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 [0>I6Jl GoSdo 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 z.Y`"B'j` X?f\j" v 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究
}%) ]b*3 [8%R*} 10.6.1电磁波的正常多普勒效应 \k
9Ei mT} dBRK6hFC 10.6.2在负折射率材料中传播的电磁波的反常多普勒效应 z}.Q~4 f0D dQ#$(< v[ 10.6.3折射光子晶体棱镜的设计以及负折射性质的实验验证 hlKM4JT\ yX7P5c. 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 H;w8[ImK G1tua"Px 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 H"5=z7w -}x( MZ 思考练习题10 Lqa|9| ! U, Q 附录A随机变量
Q h~ 9Ib#A A.1概率的定义和随机变量 d QljG.PiK q e[P'\]L A.2分布函数和密度函数 ;X;q8J^_K_ 0&Z+P?Wb4 A.3推广到两个或多个联合随机变量 Gg TrIF $ VTk0J-W A.4统计平均 9 `+RmX;m ~8 S2BV3@ 附录B随机过程 K3dg.>O ,II-:&H B.1随机过程的定义和描述 Bcl6n@{2f [6cF#_)* B.2平稳性和遍历性 r7FFZNs! JavSR1_ 参考文献 vw2yOL RX B>r >z5  +bdjZD3 2 Q}^<^r （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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