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。 &XIt5<$~R k.uH~S _ @:+8?qcP `, OG7hg 第1章辐射理论概要与激光产生的条件 a z Cf Vr ]id 1.1光的波粒二象性 )(bW#- cS5Pl 1.1.1光波 T1 ut"Zu 6 eLR2 1.1.2光子 &v56#lG '*K :
lx 1.2原子的能级和辐射跃迁 YmL06<Mh ni.cTOSx 1.2.1原子能级和简并度 6</xL9#/ 6.sx?Y YM 1.2.2原子状态的标记 eWCb 73 {j9{n 1.2.3玻尔兹曼分布 V LOO8N[o @Xt *Snd 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 f86XkECZ;` v:IpMU-+\ 1.3光的受激辐射 N4v~;;@(
( l\1n;s*B 1.3.1黑体热辐射 ASKf '\,dV ,vr? 2k 1.3.2光和物质的作用 Njxv4c c 6c}h(TkB 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 /NLu i@|R \d 6C%S! 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 APvDP? FtpK)9/4 1.4光谱线增宽 h?AS{`.1 @3) (Bp Fe 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 {:Orn%Q &q3"g*q 1.4.2自然增宽 E%y Na]\P }u\])I3 1.4.3碰撞增宽 )Q=_0;#;k 6"wlg!k8 1.4.4多普勒增宽 rA3$3GLQ- YJ^ ]
u} 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 gR&Q3jlIV 'H3^e} 1.4.6综合增宽 -z-C*%~ J*r *X. 1.5激光形成的条件 vleS2-]| u8'Zl8 g 1.5.1介质中光的受激辐射放大 |nc@"OJ ;!=G 1.5.2光学谐振腔和阈值条件 t#V!8EpBg i5en*)O8 思考练习题1 hB "fhX AS!?q 第2章激光器的工作原理 )SaG H3~*C A}BVep@D 2.1光学谐振腔结构与稳定性 _Us#\+]_: *M[?bk~ ~ 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件
zkt+7,vI NokU) O ;x 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 }{,^@xdyW ; ^*}#X d 2.1.3稳定图的应用 ,KF 'TsFf !F*5M1Kjd 2.2速率方程组与粒子数反转 q]\:P.x!> i @C].X 2.2.1三能级系统和四能级系统 _ 64A( U xmNB29# 2.2.2速率方程组 X@'u y<tI- $ I!XSz"/e 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 ~,d,#)VE2q c-x,fS"&W 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 &SIq2>Q A tGD6AI1"I 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 t nV/xk#! 8Ry3`ct 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 ++bf#qS<8D LSm$dK 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 ED2a}Tt>Z 3oBtP<yG. 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 g9m-TkNk
d: _t-ZZo 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 c CSs >] qc-{>& 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 !lREaSM GX)u|g 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 jk"`Z< j~ ~t@cO.c 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 !xz eM VI <vnHz?71c 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 V8 e> l[tH %OtFHhb 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 Eav[/cU H ;7(}:. 2.5激光器的损耗与阈值条件 0v6)t.]s u~r=)His 2.5.1激光器的损耗 Qw z}B Y_Eb'*PY 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 \( ~y? l ?RX3MUN 2.5.3阈值条件 w4_ U0
n3 G
!<Z.] 2.5.4对介质能级选取的讨论 =Ee&da^MB ' WMh8) 思考练习题2 8a &:6Zuo jL y 第3章激光器的输出特性 )r';lGh2# V GL aN%| 3.1光学谐振腔的衍射理论 `0rd26Qro Jx_cf9{ 3.1.1数学预备知识 c4!^nk] g(nPQOs$u 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 TSA,WP\ LU+3{O5y 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 < i<J^-W %`k6w3qI 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 ImCe K HPpR. 3.2对称共焦腔内外的光场分布 ioa U*% ~)*,S^k(C. 3.2.1共焦腔镜面上的场分布 Pl(Q,e7O] @<<<C?CTv 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 hrmut*<| qsL) }sC^8 3.3高斯光束的传播特性 (w&F/ynO: 4p e'06: 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 )Z[ft k2E0/ @f{k 3.3.2高斯光束的相位分布 J gG$?n\ $v,dz_O*\ 3.3.3高斯光束的远场发散角 &6DMk- hS_6 3.3.4高斯光束的高亮度 QU# w%| ;g8R4!J 3.4稳定球面腔的光束传播特性 z+x\(/ :#2Bw]z&z 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 :s=NUw_^ H /,gro 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 ;V@WtZv :WQ^j!9 ' 3.5其他几种常用的激光光束 ~ a%Z;Aj 7ByTnYe~S 3.5.1厄米-高斯光束 PiY Y6i0 l|xZk4@_uE 3.5.2拉盖尔-高斯光束 F8hw #!Aq {- ZFp 3.5.3贝塞尔光束 @*>@AFnf\Z 9Kr+\F 3.6激光器的输出功率 'AzDP;6qFI U0=] 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 |}2 3>l7 "~` I::'c 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 a5 *2h{i o5xAav"+> 3.7激光器的线宽极限 f @8mS BeCWa> 54i 3.8激光光束质量的品质因子M2 9F6F~::l} ]FD'5p{ 3.9模式激光的某些一阶统计性质 +U_=* "@| El<]b7 3.9.1单模激光的一阶统计性质 V7#Ff i >tTj[c MJl 3.9.2多模激光的一阶统计性质 O#&c6MDB: CxGx8*<X 思考练习题3 M@h|bN e'~Zo9`r6 第4章激光的基本技术 m#ZO`W +$X#q8j06 4.1激光器输出的选模 . 7zK@6i ~jK{ ,$:= 4.1.1激光单纵模的选取 )=\# UE+W Y^36>1.: 4.1.2激光单横模的选取 79nG|Yj|\ ZPc@Zr`z 4.2激光器的稳频 6}75iIKi <$6QDfa# 4.2.1影响频率稳定的因素 XEC(P ;`l'2
z@N 4.2.2稳频方法概述 VmCW6
G#M IC6gU$e 4.2.3兰姆凹陷法稳频 t^ `O{m< u4.n gjJ 4.2.4饱和吸收法稳频 cKN$ =gd tBNoI 4.3激光束的变换 _nD$b={g hOFOO_byzO 4.3.1高斯光束通过薄 透镜时的变换 I96C i2)m iZPCNS" 4.3.2高斯光束的聚焦 R-NS,i={ ]V-W~ r= 4.3.3高斯光束的准直 p`nPhk,:b S5KEXnjm 4.3.4激光的扩束 n"+ [ :w4 |?Frj 4.4激光调制技术 3ia^\ jw 7a# 4tqM# 4.4.1激光调制的基本概念 53c 0
E 3l[Mc Z 4.4.2电光强度调制 4Y, R-+f 3 N7[.I>A 4.4.3电光相位调制 0`)iIz so)"4
SEu 4.5激光偏转技术 I&MY{f u\LiSGePN 4.5.1机械偏转 b8$gx:aJ>$ Rp*R:3
C 4.5.2电光偏转 &j?#3Qt'_ %YSpCI 4.5.3声光偏转
?6L&WB @Ys!DScY, 4.6激光调Q技术 AtU v7 1D: u$ *56y 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q E Q4KV X/z6"*(|/ 4.6.2调Q原理 `Ja?fI'H- "Vw m 4.6.3电光调Q ?pYKZg /c JT "B>y> 4.6.4声光调Q >ELlnE8 NZP.0coY 4.6.5染料调Q /"
${$b{ #
altx=6' 4.7激光锁模技术 S-7'it!1 . !1S[ 4.7.1锁模原理 7SlsnhpW d0aC Y 4.7.2主动锁模 #VB')^ d<U '"<6.,Ae 4.7.3被动锁模 {cB+mh;mJ> M v a3+T 思考练习题4 "Fy7K#n 2<`.#zIds 第5章典型激光器介绍 |,#t^'S! pl5P2&k 5.1固体激光器 5DXR8mLoaJ k% sO 0 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 ;<$ H)`* t6,wjN-J 5.1.2固体激光器的泵浦系统 z
>YFyu#LF &I Sb~5 5.1.3固体激光器的输出特性 $we]91(: : 6`0mta Q 5.1.4新型固体激光器 Nru7(ag1~ lz?;#U 5.2气体激光器 ~6pr0uyO` *[r! 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 !@ x+q)2 S#-wl2z 5.2.2二氧化碳激光器 :9R=]#u D V7Z4T6j4 5.2.3Ar＋离子激光器 cooUE<a s0*0 'f 5.3染料激光器 EyI}{6~F cXR1grz 5.3.1染料激光器的激发机理 rwniOQe ~`GhS<D 5.3.2染料激光器的泵浦 {ekCQeDo 5 aBAr 5.3.3染料激光器的调谐 Tx 1 vL -*~CV:2iq- 5.4半导体激光器 3)ma\+< 6 j
,)P9V 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 9prU+9 AsPx? 5.4.2PN结和粒子数反转 8>7RxSF +B' 8|5tPX 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 g
^!C '=E3[0W 5.4.4同质结和异质结 半导体激光器 +&X%<S
W !PMU O\y 5.5其他激光器 o7TN,([W p1D[YeF4 5.5.1准分子激光器 Z2Z q'3* k-E{d04-2 5.5.2自由电子激光器 < AI;6 / uK ("<u| 5.5.3化学激光器 Aj9Ji"18za 9'DtaTmGW 思考练习题5 b$Hz3T J( /({;0I*!i 第6章激光在精密测量中的应用 !@I}mQ ~ t p:\j@dB 6.1激光干涉测长 FP#FB$eP
@ct+7 v~ 6.1.1干涉测长的基本原理 !ph" mf$-
<]Wlx`=/D 6.1.2激光干涉测长系统的组成 vBvNu<v7te
0G <hn8> 6.1.3激光外差干涉测长技术 <e)o1+[w K9[ e> 6.1.4激光干涉测长应用举例 6*nAo8gl $&Kq*m 0g 6.2激光衍射测量 sVoW =4V8 ++}\v9Er 6.2.1激光衍射测量原理 TwvAj#j 451'>qS 6.2.2激光衍射测量的方法 {%.Lk'#9 T#!lPH :&h 6.2.3激光衍射测量的应用 >Z Ke 85 |fyX 6.3激光测距 CKlL~f EL WlV
z,t'if 6.3.1激光脉冲测距 3Z>YV]YbeU 2X88: 6.3.2激光相位测距 w %c U@Tj B 6.4激光准直及多自由度测量 JR9$. fGJ U>S `k6 6.4.1激光准直仪 a F 8k/$u m"-[".-l- 6.4.2激光衍射准直仪 XM|%^ry ,WWj-X|+= 6.4.3激光多自由度测量 K{cbn1\,H !&] z*t 6.5激光多普勒测速 Rt( J/%; ?Qqd "=k4 6.5.1运动微粒散射光的频率 Gzt=u"FV H] 31l~@] 6.5.2差频法测速 0{^H]Y VY+>=! 6.5.3激光多普勒测速技术的应用 #\4 b:dv jU=<r 6.6环形激光测量角度和角加速度 wH"kk4^ ~ eN8|SR 6.6.1环形激光精密测角 Nv tM3 8v
y G*UK 6.6.2光纤陀螺 4p) e}W* Az,-
Cq 6.7激光环境计量 UQd6/mD`e 80ZnM%/} 6.8激光散射板干涉仪 TSo:7&| *]s&8/Gmb 思考练习题6 Mth6-^g5 #Og t(5Sd 第7章激光加工技术 rOl6lQW A8?[6^%O | 7.1激光热加工原理 X)uDSI~ ]UNZd/hIL 7.2激光表面改性技术
L2-^! ' 45}v^|Je\ 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 LxJ6M/" . 5)+F( 7.2.2激光表面熔凝技术 kI* Uk M- rhY_|bi4P 7.2.3激光熔覆技术 <9@7,2 M?o{STt 7.3激光去除材料技术 B} *V%}:) h8^i\j 7.3.1激光打孔 K 6pw8 :%_ q[ }e 7.3.2激光切割 s3lJu/Xe{ oL
*n>dH 7.4激光焊接 3n(*E_n vC9@,[ 7.4.1激光热导焊 ;; LuU<,$ rFXSO=P?Z 7.4.2激光深熔焊 n@B{vyy rveVCT bC 7.4.3激光复合焊 Ao`_",E wz @FrRP= 7.5激光快速成型技术 fuSq ={] (5Ky6b9v 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 z
Bf;fi :|XCnK0 7.5.2激光快速成型技术 =g0*MZ;" 8[\ 79| 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 aR(E7mX Q S|2VP8xY9 7.6其他激光加工技术 1=TSJ2{ 9 I #l;~a<9z 7.6.1激光清洗技术 ABWb>EZ 8 2oNV=b[ 7.6.2激光弯曲 r%!FmS< T8q[7Zn 思考练习题7 Z% Z"VoxH 5!:._TcO 第8章激光在医学中的应用 cqg=8$ RB ??TdrTS 8.1激光与生物体的相互作用 G^" H*a [a D:A 8.1.1生物体的 光学特性 U2&HSE|2J B007x{-L 8.1.2激光对生物体的作用 LD@7(?mlU ~j}J<4&OvC 8.1.3激光对生物体应用的优点 G mgeve 1E^{B 8cm 8.2激光在临床治疗中的应用 }wkaQQh n ` #+L~X 8.2.1激光临床治疗的种类与现状 vcO sq#UW O2@"
w2 3 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 gN\*Y b7f0#*( ? 8.2.3激光在眼科中的应用 xc *!W*04 x?>!UqgkY 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 3#<'[TF00t BG A%"b 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 ?k
w/S4 )T<D6l
Lt 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 4d6%
t2 T"A^[ r* 8.2.7光动力学治疗 %30T{n: 9g+UJ\u^ 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 CMKhS,,o cCYl$Ms kZ 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 >EeAPO4 G/%Ubi6% 8.3.2激光断层摄影 IPkA7VhF F @!- a R u 8.3.3激光显微镜 HD~jU>}} I4CHfs"ar 8.4医用激光设备 sk\_[p SDJ;* s- 8.4.1医用激光 光源 2Z-,c;21 8t--#sDy{0 8.4.2医用激光传播用 光纤 3P3:F2S R kYmo7 8.5激光应用于医学的未来 b3P9Yoj- Yo@m50s$ 8.5.1医用激光新技术 f^yw W[dF +H?<}N*T 8.5.2光动力学治疗的前景 &s 2#1 &l? N:(r 思考练习题8 % Mw' e/? K] %N-F>r 第9章激光在信息技术中的应用 nh? 9R& giQ{Xrj 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 5_PWGaQa @yC W8] 9.1.1半导体激光器 x$*E\/zi<! y`\mQ48V 9.1.2光纤激光器 pqk cf \ ^#}dPGm 9.1.3光放大器 o- cj&Cv% ;K>{_ k f 9.2激光全息三维显示 (0X,Qwx JgxE|#*7U 9.2.1全息术的历史回顾 Y>(ZsHu p6B .s_G4 9.2.2激光全息术的基本原理和分类 3j]UEA^ .A )\F ",X 9.2.3白光再现的全息三维显示 &S9f#Ui $^!a`Xr 9.2.4计算全息图 JTSq{NN |E"Xavi> 9.2.5数字全息术 (ra:?B cZCGnzy 9.2.6全息三维显示的优点 )RpqZe/h4 J(3gT }z- 9.2.7全息三维显示的应用 NvEm,E\| 16a_GwfM 9.2.8全息三维显示技术的展望 / c4;3>I S N8Rm}) 9.3激光存储技术 =}B4I
Ufm(2` FQ 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 5HWwl.D E.?E~ }z 9.3.2激光光盘存储 SJ1w1^#Pz bd@*vu}?} 9.3.3激光体全息光存储 ?/o2#iJx KK&<Vw|O \ 9.3.4激光存储技术的新进展 V%X:1 8j (#f m (@T 9.4激光扫描和激光打印机 g;u<[>' I @Fm{6^ 9.4.1激光扫描 fW_} !`: S3j]{pZ(z 9.4.2激光打印机 :t2 9`x ga LEhf^ 9.5量子光通信中的激光源 c9Y2eetO lM@<_=2 9.5.1量子光通信 \;3B?8wbIl Tn bGO; 9.5.2量子态发生器及应用 c+,7Zu! !=~s/{$PE 思考练习题9 oTplxF1 ,7n;|1` 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 U}A|]vi@ ::3iXk) 10.1激光核聚变 >?\v@ `:- @E2 10.1.1受控核聚变 l|R<F;| = )JVT$]w 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 s2(w#n) I,C AFq 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 I =tyQ` %
K9;
qJ5 10.2激光冷却 }skRlC 7d M6;`V^ 10.3激光操纵微粒 /ZIJ<#o[ .N zW @| 10.3.1光捕获 ei +9G, Xh7~MU~X 10.3.2微粒操纵 %-1BA *J`| A-Q{*{^# 10.4超越经典衍射极限的分辨率 /el["l a=:{{\1o 10.4.1解析延拓 %h/#^esi |d B 1R% 10.4.2综合孔径傅里叶全息术 )JY_eG&2Dx Oet#wp/I 10.4.3傅里叶叠层算法 ! TV_dK a :XPC0^4s 10.4.4相干谱复用 niBjq#bJi ( _i
v N 10.4.5非相干结构光 照明成像 EL 8N[]RF OW63^wA`s 10.4.6超分辨荧光显微镜 'o)ve ( & z xBi" 10.5激光光谱学 m! '1$G 9J2q`/6~e 10.5.1拉曼光谱 xZ S \#{ /]MB 6E7& 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 R[>;_}5"> MW",r;l<aM 10.5.3频率高分辨的双光子光谱 +LI*!(T|lm n ]6
0 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 Hl3XqR 8}pcanPg 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 >XXM Iz: guU r1Ij 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 U Qi^udGFD Vk N[=0a, 10.6.1电磁波的正常多普勒效应 aCH:#|B aG8D%i0 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 VhH]n yi7D 3w<j:\i 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 xvx\H' $ )TF,-#x 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 _r?;lnWx@ z:i X]df 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 Io4:$w {YKMQI^O/ 思考练习题10 PgG |7=' T956L'.+G 附录A随机变量 !6tC[W` n?P 5pJ A.1概率的定义和随机变量 ]|$$:e^U9 "$E!_ A.2分布函数和密度函数 ev: !,}]w P8,{k A.3推广到两个或多个联合随机变量 Y="&|c=w#L n;k97>m${x A.4统计平均 R
!%m5Q?5 I>8 @=V~ 附录B随机过程 \'LC C-
oRbYna?J B.1随机过程的定义和描述 @Y&9S)xcE v20I<!5w B.2平稳性和遍历性 6U>jU[/ J_wz'eIb0 参考文献 :{xN33@6\X zIQc#F6\5  ,@>rubUz b%!` fn-; （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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