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。 QmbD%kW`3 S-.!BQ@RMZ 5<,}^4wWZ .OXvv _?< 第1章辐射理论概要与激光产生的条件 C1)TEkc"C A;Xn#t ,(K 1.1光的波粒二象性 cX E42MM l4L&hY^ 1.1.1光波 l_ >^LFOA t}_qtO7> 1.1.2光子 Z fL\3Mn J3S@1"
1.2原子的能级和辐射跃迁 t9Pu:B6 "eZN ci 1.2.1原子能级和简并度 BT`D| < 0K@s_C=n# 1.2.2原子状态的标记 }`h)+Im= ?P0$n 7, 1.2.3玻尔兹曼分布 A4Q8^^byY y5BNHweaRb 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 D0lgKQ 6$ 9n_A S 1.3光的受激辐射
^qS[ 2Dy p sgXJe$ 1.3.1黑体热辐射 #N[nvIi} PG&@.KY 1.3.2光和物质的作用 3oE *86 M-T&K% /lW 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 g=o)=sQd \_De(
p 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 aO yAP-m, F1w~f
< 1.4光谱线增宽 Z[ZqQ` 7N Q.DtC 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 %fJ*Ql4M \m*?5]m ; 1.4.2自然增宽 jF_K *:gQ h=EJN z>U 1.4.3碰撞增宽 0p*(<8D} 7t0\}e 1.4.4多普勒增宽 7K
{/2k =5[}&W 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 )l\BZndf >e>Q'g{ 1.4.6综合增宽 fS w00F{T 9fzbR ~s 1.5激光形成的条件 {y`afu iB " < m)Fh; 1.5.1介质中光的受激辐射放大 (C!u3ke2D .NiPaUzc< 1.5.2光学谐振腔和阈值条件 ,*bI0mFZ [ 3]!*Cd 思考练习题1 =V/$&96Q V\r5 第2章激光器的工作原理 5owUQg,W K0g<11}(Yg 2.1光学谐振腔结构与稳定性 y 4C_G? oz(<e 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 ,xn+T)2I *h-_
2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 =xS(Er`r #hH "g 2.1.3稳定图的应用 kbI:}b7H 0>)('Kv 2.2速率方程组与粒子数反转 @Vr?)_ 0 J&@[=zBYw 2.2.1三能级系统和四能级系统 gX{V>T(< di
"rvw;R 2.2.2速率方程组 )^|zuYz N dp&4G6Y<A 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 k10dkBoEX sc@v\J;k 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 53= VIN] V#ZF0a] 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 >wNE!Oa*B W&A22jO.1 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 F7E # x cZe,l1$ 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 c#<v :b 5$`i)}:s 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 WID4 {>G2 Gm}ecW 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 smoz5~ I%h9V( [ 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 }mxy6m , R.Ao%VT 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 B+ud-M0 c]P`U(q9TV 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 p,* rVz[Y 4l@*x^F 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 ^.& 2-#i CSN]k )\N( 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 N32!*TsWs a-MDZT<xA+ 2.5激光器的损耗与阈值条件 ]uI#4t~ t,]r% 2.5.1激光器的损耗 1 xm8w$% 0V
uG(O 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 H piP"Sl ? DWF7{1 2.5.3阈值条件 c_ s=>z V2W)%c' 2.5.4对介质能级选取的讨论 @SF*Kvb& 8`EzvEm 思考练习题2 \S{ise/U }oIA*:5 第3章激光器的输出特性 ryy".'v > )YaW cI 3.1光学谐振腔的衍射理论 y
Rr,+>W z4D[>2* 3.1.1数学预备知识 Wsyq 6J9^:g XW~ 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 y m<3 ne4j_!V{Mf 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 Kr3L~4> dE=4tqv-r 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 d/vF^v*o0X (, Il>cR4 3.2对称共焦腔内外的光场分布 nsQx\Tnhx eGwrSF#a) 3.2.1共焦腔镜面上的场分布 R=yn4>I HP}d`C5<R 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 6nV]Ec~3[ >T[1=;o] 3.3高斯光束的传播特性 rH "& ~W p>tnl 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 `?+lM n@<+D`[ .V 3.3.2高斯光束的相位分布 V`sINX Pzb LbH8A 3.3.3高斯光束的远场发散角 ^ "WrE(3 } QVREj 3.3.4高斯光束的高亮度 N=]2vyh ,_?P[~1 3.4稳定球面腔的光束传播特性 uH7 $/ :_E=&4&g 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 T~@$WM( c193Or'6Y 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 gM~ dPM| ^}vL ZA 3.5其他几种常用的激光光束 $a|C/s+}7> mcvd/ 3.5.1厄米-高斯光束 tfW*(oU OPH f9T3H 3.5.2拉盖尔-高斯光束 GY@(% ^ mxUM&`[ 3.5.3贝塞尔光束 fgcI55&jV{ O}5m D x 3.6激光器的输出功率 r! A1Sfo4P @k~'b 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 (` <X9w, 8D7 = ] 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 xV@/z5Tq X&R ,-^ 3.7激光器的线宽极限 AG/?LPJ <d!_.f}v 3.8激光光束质量的品质因子M2
&!7{2E\7C !jZXh1g% 3.9模式激光的某些一阶统计性质 F}
d>pK9fn aF2vw{wT} 3.9.1单模激光的一阶统计性质 7` AQn], CJ 0{>? 3.9.2多模激光的一阶统计性质 w;f$ oT 8Ac5 K! 思考练习题3 Qxb5Y)/jn )r X["= 第4章激光的基本技术 =To}yJ# IjJO; 4.1激光器输出的选模 kex4U6&OQB x`:zC# 4.1.1激光单纵模的选取 #J&4 5 5>{ 4.1.2激光单横模的选取 <Sw>5M!j 8:s"
^YLN 4.2激光器的稳频 |oCE7'BaP ?}<4L K] 4.2.1影响频率稳定的因素 ( <y~]ig y cbsU!8 4.2.2稳频方法概述 c~j")o Tp7*T8 4.2.3兰姆凹陷法稳频 9& (d2 Y [8~M8QX 4.2.4饱和吸收法稳频 Ej |rf Y )q#1C]7m* 4.3激光束的变换 7ip$#pzo rO#WG}E<" 4.3.1高斯光束通过薄 透镜时的变换 `rt?n|*QF #Fp5>%* 4.3.2高斯光束的聚焦 w'uI~t4 w=]id'`?q 4.3.3高斯光束的准直 M A9Oi(L)K B5FRe'UC 4.3.4激光的扩束 %p? +r =2-!ay: 4.4激光调制技术 R`%C]uG _ ; 7{1n 4.4.1激光调制的基本概念 osB8
'\GR NFDh! HUm 4.4.2电光强度调制 ;fg8,(SM^ A^\A^$|O6 4.4.3电光相位调制 PDwi] )6mf kY e3A &J 4.5激光偏转技术 3 *0/<1f1! 8 cN[t.S 4.5.1机械偏转 O+ ].' d 5aG6/ 4.5.2电光偏转 _wvSLu <q i6)7)^nG 4.5.3声光偏转 POZ5W)F( RZKdh}B?\ 4.6激光调Q技术 V(/ @$& ,_ zivUU 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q |ATz<"q> }ZPO^4H;- 4.6.2调Q原理 5G$sP,n 2QU ZBrs s 4.6.3电光调Q K
chp% V_)G=#6Dy 4.6.4声光调Q ?\_\pa/+ d#Hl3]wT 4.6.5染料调Q gmF Cjs H83Gx; 4.7激光锁模技术 '*`25BiQ D/& 8[Z/Cn 4.7.1锁模原理 2. xA' \M d<x7* OW) 4.7.2主动锁模 '{e9Vh<x G6l: El& 4.7.3被动锁模 qM~;Q6{v }(*eR F' 思考练习题4 `,-w+3?Al xK7x AO 第5章典型激光器介绍 |$hBYw pQ:7%+ Om 5.1固体激光器 R&lJ& SgC xEULV4Qw 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 <FaF 67[Q H8$ l }pOz 5.1.2固体激光器的泵浦系统 >h!>L l ef
!@|2 5.1.3固体激光器的输出特性 .m r& zq *y6zwe !M 5.1.4新型固体激光器 [:vH_(| 8ClOd <I 5.2气体激光器 df85g H K]-QTEn 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 CtEpS<*c -^R6U~ 5.2.2二氧化碳激光器 eUY/H1 n5 Coxvy1 5.2.3Ar＋离子激光器 < %_7% 5o v F$qn 5.3染料激光器 7? 1[sPM *-.{->#Y 5.3.1染料激光器的激发机理 V8C62X <l#|I'hP 5.3.2染料激光器的泵浦 _m?TE q B -l:4I6-hi 5.3.3染料激光器的调谐 @R c/ ^B: t\\oG H 5.4半导体激光器 FV 0x/)< z %ZKP d8 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 2aDjt{7P CXAW>VdK_ 5.4.2PN结和粒子数反转 @zQ.d{ z_;:6*l=: 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 ryC7O'j_P Zk={3Y 5.4.4同质结和异质结 半导体激光器 tz6N,4J? \H^A@f 5.5其他激光器 6I<^wS 9j_ XCN^>ToD 5.5.1准分子激光器 EuJ_UxkG hOOk f mOM 5.5.2自由电子激光器 j\LJ{?;jC # $N) 5.5.3化学激光器 )R+26wZ|n* GR%h3HO2& 思考练习题5
*v}3So yPn!1=-( 第6章激光在精密测量中的应用 0 %W0vTvL Qm(KvL5 6.1激光干涉测长 i" .nnAI: WDF;`o*3 6.1.1干涉测长的基本原理 u/ Gk>F #Wf9` 6.1.2激光干涉测长系统的组成 X2 PyFe crDm2oA~t 6.1.3激光外差干涉测长技术 [( O*W >V,i7v*? 6.1.4激光干涉测长应用举例 `[(. Q M^6!{c=MIi 6.2激光衍射测量 +YX *.dW <N~&Leh 6.2.1激光衍射测量原理 9kO }054 [ YTO rN 6.2.2激光衍射测量的方法 ^&|KuI+ u QnZ7e#@UP 6.2.3激光衍射测量的应用 /[FES 78p 4b@ Awtk 6.3激光测距 ,,Ia 4c
J Yesk 6.3.1激光脉冲测距 `p JWZ:3 `h(*D 6.3.2激光相位测距 (p1}i::Y8 ! l7D1 i~ 6.4激光准直及多自由度测量 NDo>"in .Bs~FIe ^ 6.4.1激光准直仪
D=!T,p= .S6u {B 6.4.2激光衍射准直仪 A.|98*U% ^}{`bw {
6.4.3激光多自由度测量 ~USU\dni uO {'eT~ 6.5激光多普勒测速 I7-6|J@#^ * ak"}s 6.5.1运动微粒散射光的频率 P. >5`^ G,-x+ e" 6.5.2差频法测速 cg | C S? C%ZS sp
u 6.5.3激光多普勒测速技术的应用 D:I6nS oC 1=^edQ+ 6.6环形激光测量角度和角加速度 }|-Yd"$ TPi=!*$& 6.6.1环形激光精密测角 >$/PfyY7@# vUD>+*D 6.6.2光纤陀螺 [CAV"u)0 xU(yc}vw, 6.7激光环境计量 ){M)0,: ,^m;[Dl7 6.8激光散射板干涉仪 WW.amv/[a rE5q
BEh 思考练习题6 H vezi>M |\# 6?y[o 第7章激光加工技术 ,>vI|p,/G* XT<{J8
0z 7.1激光热加工原理 mcm8|@Y{ [Fo" MeH?R 7.2激光表面改性技术 8(k P=
z'r B_l 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 ,f3Ck*M x4e8;A(y 7.2.2激光表面熔凝技术 tEC`-> | m{ VC1BkZ 7.2.3激光熔覆技术 OLh QS_D >Zj Gs8 & 7.3激光去除材料技术 QBwgI>zfS" a?gziCmS?C 7.3.1激光打孔 TD" w@jBA \66j 4?H# 7.3.2激光切割 nLjc.Z\Bl )m4O7'2G 7.4激光焊接 bPhb d uHu ( 7.4.1激光热导焊 n+94./ Mh f !D~aJ 7.4.2激光深熔焊 ]$xN`O 4W{ pU)g93 7.4.3激光复合焊 r[votdF o x J[Xmre 7.5激光快速成型技术 7O^'?L<C' se, 0Rvkt 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 vb1Gz]~)> \}9GK`oR 7.5.2激光快速成型技术 q7-.-k<dQ ye^l~ 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 mO~A}/ je 25-5X3(>j= 7.6其他激光加工技术 LI/;`Y= +i1\], 7 7.6.1激光清洗技术 P3u,)P& 1}>u Y 7.6.2激光弯曲 I6B4S"Q5< p#6V|5~8 思考练习题7 *LZ^0c: r mok% TK 第8章激光在医学中的应用 ;+W9E bY2 @ApX43U( 8.1激光与生物体的相互作用 FaVeP%v = m6yH_`@ 8.1.1生物体的 光学特性 / `"&n1 LjOHlT' 8.1.2激光对生物体的作用 w\f>.N @*}?4wU^k 8.1.3激光对生物体应用的优点 ^+)q@{\8Y Zv8I`/4? 8.2激光在临床治疗中的应用 3.vQ~Fvl `E4OgO 8.2.1激光临床治疗的种类与现状 <xpHlL c K WzJ 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 fj,]dQ T Y\pRk6, 8.2.3激光在眼科中的应用 !?%'Fy6t ;s(uaC3 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 $k= 5n J tUR9ti 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 n;+e( ob;; sH}q &= 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 y5AJ1A6 ?E E
0 2l=M 8.2.7光动力学治疗 ,O[Maj/ch V`;$Ua;y 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 +&:?*(?Q us,1:@a)a 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 P
O{1u%P u^{6U(% 8.3.2激光断层摄影 IC:wof " yk< $XNc 8.3.3激光显微镜 !"e~HZmr Jfkdiyy" 8.4医用激光设备 5HAI K c
:Ky
*AI 8.4.1医用激光 光源 QoVRZ $!p Zagj1 OV| 8.4.2医用激光传播用 光纤 Q'mLwD3> 6QC=:_M; 8.5激光应用于医学的未来 ^Nu0+S !Ui"<0[, 8.5.1医用激光新技术 Z O ! Q:#Kt@W 8.5.2光动力学治疗的前景 &D[pX|! !^ /Mn 思考练习题8 ,@b7N[h V;V,G+0Re 第9章激光在信息技术中的应用 cx(W{O"Jb },=0]tvZG# 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 nHB=*Mj DV uKBSv*AM 9.1.1半导体激光器 e~ wJO~ Z_F}Y2-w9 9.1.2光纤激光器 v-J9N(y" G\ U'_G> 9.1.3光放大器 KfVLb4@16_ V ZJ[h{ 6 9.2激光全息三维显示 rq.S0bzH ZS u0e% 9.2.1全息术的历史回顾 aeBA`ry"B 5}/TB_W7j 9.2.2激光全息术的基本原理和分类 ?5oeyBA@ (Wm4JmX% 9.2.3白光再现的全息三维显示 DG&[.dR+ J f,)Y>EI 9.2.4计算全息图 P=j 89-e j+_pF<$f: 9.2.5数字全息术 FrXh\4C J} 03 5 9.2.6全息三维显示的优点 rU {E} jb~/>I^1 9.2.7全息三维显示的应用 mu1Lg s$; l-N4RC t h 9.2.8全息三维显示技术的展望 [ uh$\s7 _(q| W3 9.3激光存储技术 r95l.v e[lRY>Pe5 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 $6c8<!B_ "F*'UfOwrZ 9.3.2激光光盘存储 Wy'H4Rg8 U1>VKP;5Nn 9.3.3激光体全息光存储 qQ_o>+3VAy -cjwa-9
~ 9.3.4激光存储技术的新进展 #\[((y:q 3']yjj(gHr 9.4激光扫描和激光打印机 !U@?Va~Zn l9J ]<gG 9.4.1激光扫描 T|h/n\fx)a S'I{'jP5 9.4.2激光打印机 {ER%r'(4Z 8qEK6- 9.5量子光通信中的激光源 jZm57{C#*? COx<X\ 9.5.1量子光通信 kW#{[,7r #l(cBM9sz 9.5.2量子态发生器及应用 rSYzrVc u= | hRTD= 思考练习题9 4DL;/Z : S=^a''bg 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 rsp?N{e 1,p[4k~Ww 10.1激光核聚变 0@9.h{s@ axl!zu* 10.1.1受控核聚变 H-Uy~Ry*T ! ,*#e 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 ~$0Qvyb> y s5b34JN 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 X^PR];V:$ He4sP` &I 10.2激光冷却 ;P-xKRU!Xx f!`,!dZgkd 10.3激光操纵微粒 b@OL !?JP }ST9&w i~ 10.3.1光捕获 (9N75uCa H4HWr6 10.3.2微粒操纵 "RG.27 acWm+ 10.4超越经典衍射极限的分辨率 v'C`;I Fejs9'cB 10.4.1解析延拓 %bnDxCj" 5Pis 0fa 10.4.2综合孔径傅里叶全息术 MorR&K 5@$b@jTd 10.4.3傅里叶叠层算法 ~;Ga65_6_ SC~c ryb 10.4.4相干谱复用 Tc6H%itV Ix,`lFbH 10.4.5非相干结构光 照明成像 mAk@Q|u 3_Su5~^ 10.4.6超分辨荧光显微镜 _LV;q! /j G M6Y`iU 10.5激光光谱学 1.]Py" @: m8F-#?~ 10.5.1拉曼光谱 $=f,z>j #c5 NFU}9 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 A f@IsCOJ X[:&p|g] 10.5.3频率高分辨的双光子光谱 .c'EXuI7), W@w#A ] 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 +_gPZFpbx goi5I(yn^ 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 +Io[o6* hlxZq 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 d ,| W odPq<'V|AY 10.6.1电磁波的正常多普勒效应 N Z `( d A]2zK?|s 10.6.2在负折射率材料中传播的电磁波的反常多普勒效应 vcsi @! lHwQ'/r 10.6.3折射光子晶体棱镜的设计以及负折射性质的实验验证 T<\Q4Coth U}7 a;4? 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 NZ/>nNs ~A+D H 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 x68$?CD 9g#L"T= 思考练习题10 p]uwGW DI 'vT
XR_D 附录A随机变量 ]3<k>? _e AZ_@ A.1概率的定义和随机变量 mh> )N" 4,kT4_& , A.2分布函数和密度函数 k#T onT Bry\"V"'g A.3推广到两个或多个联合随机变量 $ D8eCjUm ( Kh<qAP_n A.4统计平均 X#<#7. 6X5`npf 附录B随机过程 f5+a6s9 ba^cw }5 B.1随机过程的定义和描述 3k;*xjv6@ <4,>`#NEo B.2平稳性和遍历性 NrVrR80Y I ;N)jj`b 参考文献 dV<|ztv m98j`t  RQ# g n s`ly#+!. （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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