激光原理及应用(第4版)

发布:cyqdesign 2020-03-30 17:35 阅读:5155
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。 xn503,5G*7  
x"NQatdq  
PRaVe,5a  
`Y4Kw  
第1章辐射理论概要与激光产生的条件 72Y 6gcg  
nv@z;#&  
1.1光的波粒二象性 E(|A"=\  
fPUr O  
1.1.1光波 j7kX"nz  
i l@>b  
1.1.2光子 6` TwP\!$/  
=zK4jiM1  
1.2原子的能级和辐射跃迁 [B)!  
|;wc8;  
1.2.1原子能级和简并度 2WFZ6  
9AX}V6\+  
1.2.2原子状态的标记 @GQfBV|3  
:1j8!R5  
1.2.3玻尔兹曼分布 zH}3J}  
hDJG.,r  
1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 goIv m:?  
HC6U_d1-6  
1.3光的受激辐射 kP&I}RY  
7UMZs7L$  
1.3.1黑体热辐射 rBTg"^jsw  
+yWD>PY(  
1.3.2光和物质的作用 <Q9l'u]3$c  
rtJER?A  
1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 dnoF)(d&Cm  
018SFle  
1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 $It mYj.m  
ZPG,o5`%  
1.4光谱线增宽 P>X[}  
j}ob7O&U'w  
1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 WK`o3ayH-  
bt)C+|i  
1.4.2自然增宽 : "| /  
*O~y6|U?  
1.4.3碰撞增宽 <.n,:ir  
: x&R'wX-  
1.4.4多普勒增宽 t2(X  
<WZ{<'ajI  
1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 =6Ok4Z  
Za{O9Qc?D|  
1.4.6综合增宽 ,Zn6T"[$  
W-s6+ DY  
1.5激光形成的条件 X+XDfEt:Q  
rzAf  {2  
1.5.1介质中光的受激辐射放大 M=liG+d  
z!3=.D  
1.5.2光学谐振腔和阈值条件 0>BxS9?w  
.t1:;H b  
思考练习题1 `CS\"|z  
]{6/6jl  
第2章激光器的工作原理 f%o[eW#  
6U*CR=4  
2.1光学谐振腔结构与稳定性 'cpm 4mT  
B.r^'>jQ  
2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 6T$=(I <4  
0* F` h  
2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 vYV!8o.I  
e^O:I  
2.1.3稳定图的应用 3O2G+G2  
tVAo o-%  
2.2速率方程组与粒子数反转 q!:dZES  
PG63{  
2.2.1三能级系统和四能级系统 %Z_O\zRqy)  
[WR"#y  
2.2.2速率方程组 @\?ub F  
B8Fb$  
2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 $\NqD:fgb  
S=r0tao,!v  
2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 -n9&W  
x8@ 4lxj  
2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 >XgJo7u  
-H6[{WVW!  
2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 S<i1t[E @W  
v-z%3x.f  
2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 {OEjITm  
N4+Cg t(  
2.3.1均匀增宽介质的增益系数 JI .=y5I  
D-BT`@~l  
2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 6U !P8q  
^_ch%3}Im  
2.4非均匀增宽介质的增益饱和 Wm6qy6HR  
J]TqH`MA  
2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 ^ 0YQlT98  
c},pu[nL  
2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 (Y)2[j  
Q)0KYKD+@  
2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 HQP.7.w7 5  
Kz42AC  
2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 (U&  
wvq4 P  
2.5激光器的损耗与阈值条件 t\ oud{Cv  
Z|E9}Il]  
2.5.1激光器的损耗 v>wN O  
@??3d9I  
2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 v`,!wS  
-NJpql{Cb  
2.5.3阈值条件 o9e8Oj&  
u$R5Q{H_  
2.5.4对介质能级选取的讨论 )7*'r@  
ni2#20L  
思考练习题2 /8e}c`  
:u,.(INB  
第3章激光器的输出特性 s0' haU  
[bHm-X]  
3.1光学谐振腔的衍射理论 b$DiDm  
o>8~rtl  
3.1.1数学预备知识 CnB[ImMs(A  
F NPu  
3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 P_5aHeiJ  
Eto"B"  
3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 a5#G48'X  
-0CBMoe  
3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 l48$8Mgrr  
h]s6)tI I  
3.2对称共焦腔内外的光场分布 gw"cXny  
OY{fxBb  
3.2.1共焦腔镜面上的场分布 Nb$0pc1J<  
u&I c  
3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 ,A{Bx`o?  
I9Ohz!RQ  
3.3高斯光束的传播特性 ;=,-C ;`  
,}IcQu'O  
3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 B`-uZ9k   
z)C}}NH*!@  
3.3.2高斯光束的相位分布 ooJxE\L  
"a[;{s{{.  
3.3.3高斯光束的远场发散角 rQ* w3F?:  
,CyX*k8o  
3.3.4高斯光束的高亮度 Sqn>L`Lz  
W$`v^1M2o  
3.4稳定球面腔的光束传播特性 bpBn3f`?*  
$^fF}y6N  
3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 s8,YQ5-  
5Hu[*  
3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 #` 3Q4  
X&zGgP/  
3.5其他几种常用的激光光束 ~JT2el2W7p  
|/K| Vwa  
3.5.1厄米-高斯光束 o>M^&)Xs  
W~mo*EJ'^  
3.5.2拉盖尔-高斯光束 G{: B'08  
xH2'PEjFM  
3.5.3贝塞尔光束 GG>53} 7{  
W\>O$IX^e  
3.6激光器的输出功率 SOR\oZ7  
7310'wc  
3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 K uwhA-IL  
IQ<G .  
3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 t, %m-dU  
p?$N[-W6-  
3.7激光器的线宽极限 7Y@]o=DIc  
f0 g/`j@Up  
3.8激光光束质量的品质因子M2 fC'u-m?!Q'  
/)TeG]Xg  
3.9模式激光的某些一阶统计性质 #Q =73~  
7=N%$]DKZ  
3.9.1单模激光的一阶统计性质 g sm%4>sc  
6k0Awcr  
3.9.2多模激光的一阶统计性质 }T.>p#z  
E?+~S M1~  
思考练习题3 6kp)'wz`  
sd\}M{U  
第4章激光的基本技术 GImPPF  
VL*5  
4.1激光器输出的选模 |I1,9ex  
KOe]JDU  
4.1.1激光单纵模的选取 G)~>d/  
R^`}DlHX  
4.1.2激光单横模的选取 0z \KI?kd  
TFb7P/g  
4.2激光器的稳频 lB _9b_|2  
CL2zZk{u_  
4.2.1影响频率稳定的因素 di_UJ~  
~Zsj@d  
4.2.2稳频方法概述 W2XWb<QSEV  
UZt3Ua&J  
4.2.3兰姆凹陷法稳频 VJ-t #q"  
eHUyV@  
4.2.4饱和吸收法稳频 s@~3L  
" oxUKT  
4.3激光束的变换 {G=>WAXo  
N_:!uR  
4.3.1高斯光束通过薄透镜时的变换 w;@v#<q6  
$xW9))  
4.3.2高斯光束的聚焦 EUt2 S_2P  
pWzYC@_W  
4.3.3高斯光束的准直 Mm8_EjMp  
?W ^`Fa)]o  
4.3.4激光的扩束 gAvNm[=wD2  
H$?MPA-c  
4.4激光调制技术 %62|dhl6  
K @&c  
4.4.1激光调制的基本概念 Ke^/aGi}O  
EIzTbW{p  
4.4.2电光强度调制 SLP $|E;  
Z]LP18m9kl  
4.4.3电光相位调制 c%G~HOE=B  
^'N!k{x  
4.5激光偏转技术 qK;J:GT>  
$R ze[3  
4.5.1机械偏转 zz3{+1w]  
xM)P=y_!M+  
4.5.2电光偏转 Wx/PD=Sf&  
lz0dt<8eP  
4.5.3声光偏转 te;bn4~  
$n8&5<  
4.6激光调Q技术 eY Rd#w  
uUaDesz~=  
4.6.1激光谐振腔的品质因数Q ;(E]mbV'=  
a)Ht(*/B  
4.6.2调Q原理 M&Q&be84  
9_*3xu<7i  
4.6.3电光调Q O:V.;q2]U  
qu1! KS  
4.6.4声光调Q -{L 7%j|R  
@pvQci  
4.6.5染料调Q mtFC H  
agoMsxI9  
4.7激光锁模技术 Wf:X) S7  
Y]&2E/oc  
4.7.1锁模原理 l;z+E_sQ  
'u PI~l`g  
4.7.2主动锁模 fCb&$oRr!  
4nd)*0{ f  
4.7.3被动锁模 h{]0 H'g  
+;@R&Y  
思考练习题4 KdlUa^}D  
FzsW^u+  
第5章典型激光器介绍 29@m:=-}7  
Ey&A\  
5.1固体激光器 t P' ._0n0  
4. %/u@rAi  
5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 Jk<b#SZ[b  
V-%jSe<  
5.1.2固体激光器的泵浦系统 q 3,p=ijJ  
kU)E-h  
5.1.3固体激光器的输出特性 4}Os>M{k  
ayf;'1  
5.1.4新型固体激光器 'Um\m  
Kv5 !cll5  
5.2气体激光器 FGMYpapc~  
l>Zp#+I-  
5.2.1氦氖(HeNe)激光器 I*+*Wf  
}z-)!8vF  
5.2.2二氧化碳激光器 O[}2  
ewYk>  
5.2.3Ar+离子激光器 ]x_14$rk  
z[+pN:47  
5.3染料激光器 t(^Lh.<a  
[HRP&jr  
5.3.1染料激光器的激发机理 OYfP!,+bn  
DQ6pe)E|  
5.3.2染料激光器的泵浦 AIQ]lQ(  
yle~hL  
5.3.3染料激光器的调谐 |msQ  
t2-bw6U  
5.4半导体激光器 g3w-Le&T  
A@EUH  
5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 FefS]G  
wqn }t]  
5.4.2PN结和粒子数反转 KDAZG+u+  
O;;vz+ j  
5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 D7N` %A8   
0 KWi<G1  
5.4.4同质结和异质结半导体激光器 %X\rP,  
'$CJZ`nt  
5.5其他激光器 8+~|!)a  
L_YY,  
5.5.1准分子激光器 aQfrDM<*XS  
WkY>--^  
5.5.2自由电子激光器 0>?78QL9<  
9y"\]G77E  
5.5.3化学激光器 /aMeKM[L`  
1j^FNg ~  
思考练习题5  N5GQ2V  
dzc.s8T(0  
第6章激光在精密测量中的应用 CbRl/ 68HY  
Zh.9j7 >p  
6.1激光干涉测长 =kWm9W<^  
H!{Cr#=  
6.1.1干涉测长的基本原理 @7B!(Q  
Si%K|$?@  
6.1.2激光干涉测长系统的组成 >RT02Ey>  
!Zf)N_k  
6.1.3激光外差干涉测长技术 8h7z  
8|p*T&Cn&  
6.1.4激光干涉测长应用举例 ?)#}Nj<R  
M&O .7B1}  
6.2激光衍射测量 H`ZUI8-  
`BHPj p>  
6.2.1激光衍射测量原理 DW~< 8  
T#sKld  
6.2.2激光衍射测量的方法 /7<l`RSr  
N)Z,/w 9  
6.2.3激光衍射测量的应用 . B9rG~  
8MPXrc,9-  
6.3激光测距 O>`DR0  
0 /JusQ  
6.3.1激光脉冲测距 +3n07d  
B?J #NFUb  
6.3.2激光相位测距 0dgp<  
A#j'JA>_  
6.4激光准直及多自由度测量 +V6N/{^ 5  
_/5mgn<GK  
6.4.1激光准直仪 /A;!g5Y  
}@:vq8%Q  
6.4.2激光衍射准直仪 @d Coh-Q3  
&iDX+*(  
6.4.3激光多自由度测量 E5G=Kh[NP  
lf\]^yM #  
6.5激光多普勒测速 ( XoL,lJ  
ca1A9fvo  
6.5.1运动微粒散射光的频率 ~vIQ-|8r:  
E=Z .v  
6.5.2差频法测速 PNn{Rt  
|,89zTk'  
6.5.3激光多普勒测速技术的应用 /"$;3n~  
C. Hr  
6.6环形激光测量角度和角加速度 ,9W|$2=F  
}?=$?3W  
6.6.1环形激光精密测角 WL<$(y:H  
kN*,3)T;}  
6.6.2光纤陀螺 Wo@0yF@  
257pO9]  
6.7激光环境计量 /=}w%-;/;  
{WJ+6!v  
6.8激光散射板干涉仪 @e_ bG@  
Mg0[PbS  
思考练习题6 E1'HdOh&z  
O!(M:.  
第7章激光加工技术 xFt[:G`\}u  
c1?_L(  
7.1激光热加工原理 Re{vO&.  
`r:n[N=Y&  
7.2激光表面改性技术 `)5E_E3  
_>8ZL)NQQ  
7.2.1激光淬火技术的原理与应用 i[_WO2  
1>1&NQ#}  
7.2.2激光表面熔凝技术 B6&;nU>;  
)V<ML7_?  
7.2.3激光熔覆技术 %OeA"#  
90o G+T4  
7.3激光去除材料技术 0?KY9  
9H9 P'lx9  
7.3.1激光打孔 8[Ssrk  
p^~ AbU'6~  
7.3.2激光切割 +,&8U&~`  
}]ak6'|[  
7.4激光焊接 "/e:V-W   
)A}u)PH4O  
7.4.1激光热导焊 x roo_  
}j^asuf~c  
7.4.2激光深熔焊 pPSmSWD?  
[%M=nJ{8  
7.4.3激光复合焊 N,9W18 @  
B zmmE2~*  
7.5激光快速成型技术  x w8 e  
qU(,q/l  
7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 ;by` [)  
7{%_6b"  
7.5.2激光快速成型技术 18ApHp  
5\MCk"R!  
7.5.3激光快速成型技术的重要应用 ToWiXH)4  
E-Nc|A  
7.6其他激光加工技术 /gWaxR*m  
&eL02:[  
7.6.1激光清洗技术 &DQyJJ`k  
`52+.*J+%  
7.6.2激光弯曲 a:*8SovI  
>?/Pl"{b  
思考练习题7 lxIo P  
?RyeZKf  
第8章激光在医学中的应用 5eP8nn.D  
{O ]^8#v^  
8.1激光与生物体的相互作用 'aYUF&GG  
CatbEXO  
8.1.1生物体的光学特性 SvZ~xTit  
.E H&GX  
8.1.2激光对生物体的作用 AgEX,SPP  
$T.u Iq  
8.1.3激光对生物体应用的优点 |$*1!pL-QP  
w;@NYMK)  
8.2激光在临床治疗中的应用 |]--sUx:  
*$K_Tii  
8.2.1激光临床治疗的种类与现状 e[<vVe!  
a8D7n Ea  
8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 us j:I`>  
>KPxksFR8  
8.2.3激光在眼科中的应用 )ry7a .39b  
rC`pTN  
8.2.4激光在泌尿外科中的应用 K/xn4N_UX  
0&M~lJ  
8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 MI^@p`s  
-;NGS )RM  
8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 /V-uo(n< .  
=geopktpf  
8.2.7光动力学治疗 c`S`.WID  
BK$cN>J  
8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 \wMqVRPoQ  
4= 7#=F1  
8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 JXFPN|  
3jSt&+  
8.3.2激光断层摄影 JVfSmxy.  
S2y_5XJ<D  
8.3.3激光显微镜 ltQo_k  
S vTd#>ke  
8.4医用激光设备 F9ytU>zh  
m*bTELb  
8.4.1医用激光光源 |ry![\  
55Pe&V1=  
8.4.2医用激光传播用光纤 t QR qQ  
` nd/N#  
8.5激光应用于医学的未来 [3K& cX}B  
:.DZ~I  
8.5.1医用激光新技术 _HMQx_e0YM  
|Y-{)5/5}  
8.5.2光动力学治疗的前景 "SMRvi57T  
rY?]pMp  
思考练习题8 ()'yY^   
CvOji 1  
第9章激光在信息技术中的应用 6Qc *:(GE  
~,^pya  
9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 scc+r  
83(-/ y  
9.1.1半导体激光器 LZ=E  
B4 k5IS  
9.1.2光纤激光器 uSsP'qd  
HNUpgNi  
9.1.3光放大器 'hGUsi  
FhP$R}F  
9.2激光全息三维显示 $.Ia;YBf  
=I.uf   
9.2.1全息术的历史回顾 pyw]ydB  
'G1~ A +  
9.2.2激光全息术的基本原理和分类 wiFA 3_\G  
*P01 yW0  
9.2.3白光再现的全息三维显示 MZrLLnl6\  
"cZ){w  
9.2.4计算全息图 9kzJ5}  
?]%ZJd  
9.2.5数字全息术 WJlJD*3  
BT^Im=A  
9.2.6全息三维显示的优点 ZGw 6Bd_I  
9]L4`.HM  
9.2.7全息三维显示的应用 $x/VO\Z{-  
6:Hd`  
9.2.8全息三维显示技术的展望 rff_=(?i  
Od("tLIO}I  
9.3激光存储技术 j'uzjs[  
~hxW3e  
9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 iBPIj;,  
6ys|'<?  
9.3.2激光光盘存储 []-<-TqJ  
H73 r3BH  
9.3.3激光体全息光存储 ~v@.YJoZ4Z  
w-"tA`F4  
9.3.4激光存储技术的新进展 t`- [  
&c^tJ-s  
9.4激光扫描和激光打印机 5oe{i/#di  
m0i,Zw{eM  
9.4.1激光扫描 Wh)>E!~ 9  
P(b ds  
9.4.2激光打印机 r,<p#4(>_  
I]z4}#+cX  
9.5量子光通信中的激光源 -]Ny-[P  
s7(1|}jh  
9.5.1量子光通信 !lL~#l:F  
gXj3=N(l  
9.5.2量子态发生器及应用 OI,F,4e  
~}_S]^br  
思考练习题9 I.gF38Mx  
N^{}Qvrr  
第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 )GfL?'Z  
6`@6k2]  
10.1激光核聚变 V)fF|E~0  
rMoz+{1A  
10.1.1受控核聚变 v*kX?J#]5  
~#dfZa&   
10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 SN 4JX  
Cb6K!5[q]  
10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 Gb4p "3  
Mn 8| K nh  
10.2激光冷却 u f1s}/M  
l>T]Y  
10.3激光操纵微粒 n0FzDQt26  
Elt" tJ  
10.3.1光捕获 dG!)<  
b"2_EnE}1  
10.3.2微粒操纵 . )E1|U[L  
q26 qY5D  
10.4超越经典衍射极限的分辨率 NE><(02qW  
Eb8~i_B-  
10.4.1解析延拓 :7*9W|e  
,ZZ5A;)  
10.4.2综合孔径傅里叶全息术 iX6*OEl/Q  
<OrQbrWQa  
10.4.3傅里叶叠层算法 A>f rf[fAW  
jFl!<ooCo  
10.4.4相干谱复用 wn.UjxX.  
`NQ;|!  
10.4.5非相干结构光照明成像 09=w  
Q?bC'147O  
10.4.6超分辨荧光显微镜 or"9I1o  
fjMmlp  
10.5激光光谱学 s w50lId  
8yybZ@  
10.5.1拉曼光谱 /GF"D5  
j>5X^Jd  
10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 xxG>Leml  
<Wd_m?z  
10.5.3频率高分辨的双光子光谱 RSx{Gbd4X  
?weuq"*a  
10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 {]iM5?  
Y=/;7T  
10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 -,ojZFyRi  
v <m=g!  
10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 #+ {%>f  
Knp}88DR^j  
10.6.1电磁波的正常多普勒效应 paUJq?Af  
O4!!*0(+91  
10.6.2在负折射率材料中传播的电磁波的反常多普勒效应 8\+XtS  
lI3d _cU  
10.6.3折射光子晶体棱镜的设计以及负折射性质的实验验证 IH"_6s#$&  
 `ghNS  
10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 xs?]DJj  
;,Os3  
10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 ^[EXTBk@:  
6&btAwvOHx  
思考练习题10 8\bZ?n#dn  
XvZ5Q  
附录A随机变量 @2eH;?uO  
u&'&E   
A.1概率的定义和随机变量 -h2 1  
9 1ec^g  
A.2分布函数和密度函数 o}Zl/&(  
d 1 O+qS  
A.3推广到两个或多个联合随机变量 _@Y17L.  
^oEaE#I  
A.4统计平均 7U - ?Rd  
j?(@x>HA  
附录B随机过程 BQ {'r^u  
n*hRlL  
B.1随机过程的定义和描述 7??j}ob>  
mFyYn,Mu|  
B.2平稳性和遍历性 ze uSk| O  
iJk/fvi  
参考文献 ?xt${?KP  
6MbMAh5>  
Y|<1|wGG  
84gj%tw'-  
(实体书推荐,有需求者,可以购买!)
关键词: 激光原理
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最新评论

qqqoooppp 2021-01-08 09:32
感谢介绍
小康的天空 2021-04-11 19:57
感谢分享 淘宝有售 已购入
liaoxiangyu 2021-04-14 17:52
很不错的书
brant 2021-10-08 09:48
感谢分享
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