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。 BorfEv} SN B'Bb TI, tpx3:| {'wU& ! 第1章辐射理论概要与激光产生的条件 T=f;n;/> h> 5~
(n8 1.1光的波粒二象性 KJvJUq ~cg+BAfu 1.1.1光波 $qyM
X[ <hF~L k , 1.1.2光子 - 5-SlQu I3E8vi%B. 1.2原子的能级和辐射跃迁 y3o4%K8 CyBM4qyH 1.2.1原子能级和简并度 nu<!2xs, koWb@V] 1.2.2原子状态的标记 [Ey%uh
6* A'AWuj\r2R 1.2.3玻尔兹曼分布 PK`(qK9 [ q+ 39 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 CR<pB )F?a T I7Ty +s 1.3光的受激辐射 4z 3$ *ej o6 > 1.3.1黑体热辐射 7Hkf7\JY "}x70q' >S 1.3.2光和物质的作用 3<' Q`H > uA}FuOE6 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 +sbacMfq I(kIHjV| 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 !
{o+B^^ hpi_0lMkI 1.4光谱线增宽 VflPNzixb! 7 Caap/L: 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 E~O>m8hF xg5@;p 1.4.2自然增宽 .j<B5/+ @/2wmza%2 1.4.3碰撞增宽 _.8]7f`*Gc PH4bM 1.4.4多普勒增宽 ]3#
@t:> Hr,gV2n 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 ]}Hv,a
Pg8= 1.4.6综合增宽 T^H ) lC#R mS;Q8Crh 1.5激光形成的条件 2uR4~XjF <.B > LU 1.5.1介质中光的受激辐射放大 KZ/^gR\ d 2+Y`p z47W 1.5.2光学谐振腔和阈值条件 b6$ A@ b \^W? 思考练习题1 l#f]KLv4N_ jJQfCOD$ 第2章激光器的工作原理 { rJF)\2 &$Ip$"H 2.1光学谐振腔结构与稳定性 nPX'E`ut-V Tu#k+f*s 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 #K*q(ei,7h tfIBsw.
2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 6] A\8Ty | B WK"G 2.1.3稳定图的应用 ' g! _Flk Jj!tRZT 2.2速率方程组与粒子数反转 >oYwzK0& NbMH@6%E 2.2.1三能级系统和四能级系统 8 r| ~ (P\F&A(& 2.2.2速率方程组 O.f3 (e! 5*'N Q010 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 KFG^vmrn 3>3ZfFC 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 TK ?N ^ly `X03Q[:q"[ 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 *jSc&{s~ S5 vMP
N 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 I{UB!0H I,Y^_(JW 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 `.Q3s?1F RwHXn]1 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 g[)hm`{ ? u<r('IW0 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 (?wKBUi HpSf I7 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 `erQp0fBM D" aQbQP 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 [<Puh ZlXs7
&_ 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 62E(=l Q*o4zW 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 S vrV5X 0n^j 50Yq 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 O3GaxM \x KywT Oq 2.5激光器的损耗与阈值条件 !t{!. \K= PIcH 2.5.1激光器的损耗 U^ S:2 c=E.- 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 QCnVZ" !( ds[~Cp 2.5.3阈值条件 9Dkgu ^` \"j1fAD! 2.5.4对介质能级选取的讨论 t $%}*@x7 Ki\jiflc7 思考练习题2 88U ]&BFV%kw 第3章激光器的输出特性 l8l i@K ~<R~ Q:T 3.1光学谐振腔的衍射理论 5<
nK.i, 5n#&Hjb*F0 3.1.1数学预备知识 8\_,Y
ji "FD~XSRL 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 {(Z1JoSl KwyXM9h6= 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 NE nP3A AIo;\35 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 3P>@ : pp _ddk 3.2对称共焦腔内外的光场分布 |9JYg7< Xb;`WE gC 3.2.1共焦腔镜面上的场分布 L2tmo-]nw I C42O_^ 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 !qq@F%tv SS- 3.3高斯光束的传播特性 81g0oVv /iy/2x28> 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 Fv
B2y8&W 4QDzG~N4)| 3.3.2高斯光束的相位分布 9bvd1b KEW nQC[[G *x 3.3.3高斯光束的远场发散角 3M`J .> Y 6Q6--P 3.3.4高斯光束的高亮度 fA5#
2P{ !<'R%<E3 Q 3.4稳定球面腔的光束传播特性 BC+qeocg IS~oyFS 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 U)6 JJv X? a67qL 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 =#Jb9=zdR Yzz 8:n 3.5其他几种常用的激光光束 VI{1SIhfa P'';F}NwfX 3.5.1厄米-高斯光束 6ZJQ '9f b1"wQM9 3.5.2拉盖尔-高斯光束 (C|%@6 1S %-.GyG$i 3.5.3贝塞尔光束 ;!b(b% R7>@-EG 3.6激光器的输出功率 J KGZ0yn ] a()siT
3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 } W J`q`g 7 #`:m |$ 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 XafyI*pOX 7;V5hul 3.7激光器的线宽极限 12E" 6E) jT J[2WaS 3.8激光光束质量的品质因子M2 NgQl; $ 6W o7q\ " 3.9模式激光的某些一阶统计性质 wO9<A n Q*5d~Yr ]R 3.9.1单模激光的一阶统计性质 muLTY gaM 1zffPC8jl 3.9.2多模激光的一阶统计性质 O_q_O g$qh(Z_s 思考练习题3 62 q-7nV ' =kX 第4章激光的基本技术 ,b8AB_yw f.{0P -Np 4.1激光器输出的选模 [ S% A{k@V!A% 4.1.1激光单纵模的选取 =G`m7!Q) {rDZKy^f 4.1.2激光单横模的选取 \GN5Sy]r :d;5Q\C` 4.2激光器的稳频 f$/D? q3N e:]$UAzp 4.2.1影响频率稳定的因素 s?G@ k} { i.]}ooI 4.2.2稳频方法概述 k dqH36&< dK-G%5)r 4.2.3兰姆凹陷法稳频 w K+2;*bI 3y!CkJ Kv 4.2.4饱和吸收法稳频 y\:2Re/*Jt VmW_, 4.3激光束的变换 DRnXo-Aaj f55Ev<oOa 4.3.1高斯光束通过薄 透镜时的变换 2;3q](d JmK+#o 4.3.2高斯光束的聚焦 hf '3yEm Ny#%7%( 4.3.3高斯光束的准直 DI\^ +P j(SQNSFD 4.3.4激光的扩束 6 B
) otOl7XF 4.4激光调制技术 AxeWj%w@ %+.]>' 'a 4.4.1激光调制的基本概念 W{`;][ R#t~i&v/ 4.4.2电光强度调制 B3D4f YQ 1_' ZbZv4h 4.4.3电光相位调制 5segzaI REw3 >/= 4.5激光偏转技术 &45.*l|mo Gp14; 4.5.1机械偏转 #
;9KDt @ /s wT n1<Y 4.5.2电光偏转 I|.B-$gH m=R4A 4Y7 4.5.3声光偏转 9}4L 8?2 !#r]f9QP 4.6激光调Q技术 f?]cW h% 0YS*=J"7 z 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q YpWu\oP c/s'&gG33z 4.6.2调Q原理 @{a(f; E?;W@MJi 4.6.3电光调Q 6};Sn/ 8 h'bxgIl'` 4.6.4声光调Q `@Ob M[0p( T57S!CJ^$5 4.6.5染料调Q ScI9.{ wxoBq{r; 4.7激光锁模技术 7S Qu wiutUb
Y 4.7.1锁模原理 OTRTa{TB h_cZ&P| 4.7.2主动锁模 )a.U|[:y[+ jQc0 _F\ 4.7.3被动锁模 +n0y/0Au CV` I. 思考练习题4 XW19hG q3;HfZ 第5章典型激光器介绍 $FAl9 ie_wJ= s 5.1固体激光器 wk3yz6V2 ''V:+@T oh 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 55#H A?cR X<1# )xC 5.1.2固体激光器的泵浦系统 FNUue O9qEKW)a 5.1.3固体激光器的输出特性 LOQEU? z +>s[w{Svy 5.1.4新型固体激光器 >FY`xl\m}< 8U-}%D<a 5.2气体激光器 UE(%R1Py 6VA@ ;g0$ 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 kY*D s; Y+D#Dv | 5.2.2二氧化碳激光器 iR_X,&p
GI/g@RV 5.2.3Ar＋离子激光器 ?&N
JN/+% 8&3G|m1-2 5.3染料激光器 n\d-^ml lc*<UZ R 5.3.1染料激光器的激发机理 f#[ Fqkmj )O_Y(^+ $ 5.3.2染料激光器的泵浦 9XS'5AXN pN?
5.3.3染料激光器的调谐 .a Ny)Yu8 iLgWzA 5.4半导体激光器 ]A'E61t<n Ix}:! L 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 JD,/oL.KA Iz
V tiX 5.4.2PN结和粒子数反转 OJ&~uV >2 Mb F.KmV 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 TJ+yBMd*% ^'#vU j:" 5.4.4同质结和异质结 半导体激光器 AuWEy-q? Z:5e: M 5.5其他激光器 $yG=exh3v 0p8 (Q 5.5.1准分子激光器 ZMoN ,\ov$biL 5.5.2自由电子激光器 *_@8 v? W* N^G p@ 5.5.3化学激光器
z7 > .]P@{T||Y 思考练习题5 o AvX( =lA*?'kd 第6章激光在精密测量中的应用 !@5B:n* *GD?d2.6j 6.1激光干涉测长 v,
9M AZ, r;SA 1n# 6.1.1干涉测长的基本原理 NZCPmst j#zUO&Q@ 6.1.2激光干涉测长系统的组成 QF
Vy2 q { |a= 6.1.3激光外差干涉测长技术 Wu?4 oF 6o!+E@V
b 6.1.4激光干涉测长应用举例 8Y_wS&eB =UT*1-yh R 6.2激光衍射测量 n} }$-xl Jwgd9a5 6.2.1激光衍射测量原理 @.@O# : OQx;>' 6.2.2激光衍射测量的方法 ]gx]7 { LZ` _1D 6.2.3激光衍射测量的应用 wgp{P>oBX ^1nQ Dd* 6.3激光测距 09HlL=0q J{` G= 6.3.1激光脉冲测距 aOIE 9wO $GB /}$fd& 6.3.2激光相位测距 ~QQi{92 \c (R#*0, 6.4激光准直及多自由度测量 ;%{REa U8m/L^zh 6.4.1激光准直仪 %L, mj !hdOH3h = 6.4.2激光衍射准直仪 H N?NY xJlf}LEyF 6.4.3激光多自由度测量 Rf9;jwU dn!#c= 6.5激光多普勒测速 sba+J:# w @|BaZq ,g 6.5.1运动微粒散射光的频率 u?,M`w0' $q%r}Cdg 6.5.2差频法测速 VB=$D|Ll `\Z7It?aDs 6.5.3激光多普勒测速技术的应用 V $Y= JK@ .ww~'5b0 6.6环形激光测量角度和角加速度 # 2{H!jr }04 EM 6.6.1环形激光精密测角 |soDt <y+L Jga;nrU 6.6.2光纤陀螺 f2ea|l (]ToBju 6.7激光环境计量 T8'm {[C $S Kax#[ 6.8激光散射板干涉仪 *ETSx{)8 &&SA/;F 思考练习题6 {B|)!_M# `-yo-59E[ 第7章激光加工技术 "=H ( \ V iX
( <ozH 7.1激光热加工原理 ; D'6sd" cCa+UT xaJ 7.2激光表面改性技术 EIdEXAC( 'ip2| U G 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 rlMahY"C VO
u/9]a 7.2.2激光表面熔凝技术 ?/3'j (Gk d0U-:S- 7.2.3激光熔覆技术 /hF@Xh%hY w&F.LiX^ 7.3激光去除材料技术 ;8Qx~:c
}%) ]b*3 7.3.1激光打孔 [8%R*} g$S|CqRG 7.3.2激光切割 rvEX ;8TS a)lS)*Y 7.4激光焊接 W !jg ?c ur}` 7.4.1激光热导焊 W *.j=?)\[ 6> Dm cG:. 7.4.2激光深熔焊 @y1:=["b u7(<YSOs 7.4.3激光复合焊 CNMcQP y\?NB:=% 7.5激光快速成型技术 ;]vJ[mi~ SB
x<-^ 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 b%wm-p 6Cj$x. -K 7.5.2激光快速成型技术 q e[P'\]L ;X;q8J^_K_ 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 }t%2giJ BZP{{ 7.6其他激光加工技术 [x[ nTIg ;M<R
e 7.6.1激光清洗技术 SPu+ t3 ]L6[ vJHx 7.6.2激光弯曲 hEhvA 6f, W!Fu7a 思考练习题7
,hSTR) lY $9-Q( 第8章激光在医学中的应用 \DMZ M .o(S60iH!( 8.1激光与生物体的相互作用 q w<~v?{|C wG LSei-s 8.1.1生物体的 光学特性 +bdjZD3 2 Q}^<^r 8.1.2激光对生物体的作用 ~{cG" NTV@, 8.1.3激光对生物体应用的优点 CNM pyr n?mV(? N 8.2激光在临床治疗中的应用 |V-) 3 #c >(He,o@M 8.2.1激光临床治疗的种类与现状 9 v 3%a3 O>,Rsj !e 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 Lq# $q>!K ~0V ,B1a 8.2.3激光在眼科中的应用 v43FU3 6 K-jje;) 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 / NB;eV? K<E|29t^k 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 N$! Vm(S M0K+ Vz= 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 IA~wmOF }@TtX\7(D 8.2.7光动力学治疗 g JY X Jty/gjK+ 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用
% Z-B{I( 5pz(6gA 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 3?r?)$Jk oi\e[qE 8.3.2激光断层摄影 q[ 5& Dssecc' 8.3.3激光显微镜 Yq0j w&v
' }T6dS 8.4医用激光设备 ~#PC(g r 0: I 8.4.1医用激光 光源 &O\$=&, h XK,l9 {* 8.4.2医用激光传播用 光纤 \9%RY]T K3 9-hVlQ~| 8.5激光应用于医学的未来 }0
b[/ZwQ EF8'yc Jk+ 8.5.1医用激光新技术 zC|y" PTw xB|?}uS- 8.5.2光动力学治疗的前景 kpx2e2C| 4n}^1eQ 9 思考练习题8 M?.[Rr-uw 9 #)& 第9章激光在信息技术中的应用 }gtkO& fBZR 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 n]a/nv hWAZP=H 9.1.1半导体激光器 Y N*"q'Yz_ eG08Xt |lc 9.1.2光纤激光器 Av,E|C $zD}hO9 9.1.3光放大器 ~O~R,h> ES9|eo6 9.2激光全息三维显示 :M9 E ,#hx%$f}d 9.2.1全息术的历史回顾 5o2|QL {i| $^A3 9.2.2激光全息术的基本原理和分类 <69Uq8GI .TKKjS%8 9.2.3白光再现的全息三维显示 "FH03
9 v6* 8CQ+ 9.2.4计算全息图 X.FFBKjf[e m8NKuhu 9.2.5数字全息术 ]x^v;r~ n81 z 0lnr 9.2.6全息三维显示的优点 sY@x(qkIOc <p\i B'y 9.2.7全息三维显示的应用 D9-D%R, qcR"i+b 9.2.8全息三维显示技术的展望
~[3B<^e bqSp4TI 9.3激光存储技术 ?) mM]2%% ,-.a! a 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 W>T6Wlxu`6 \8iWcqJktN 9.3.2激光光盘存储 rBrJTF:. 3%DDN\q\u 9.3.3激光体全息光存储 /qObXI EjFK zx 9.3.4激光存储技术的新进展 n Wb0S tp?<
e 9.4激光扫描和激光打印机 &M2SqeR62; MrFi0G7u 9.4.1激光扫描 ;=F]{w]$+ 4pC.mRu
0 9.4.2激光打印机 _|}
GhdY E $Oi@B)=4d+ 9.5量子光通信中的激光源 #azD& 6` Kfk/pYMDq 9.5.1量子光通信 fFNwmH-jv LS{t7P9K 9.5.2量子态发生器及应用 iw? *Wp25 zD%@3NA41 思考练习题9 F2Nb]f cgF?[Z+x 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 o<\9OQ0 *g~\lFX,u 10.1激光核聚变 t8\XO j *9I/h~I 10.1.1受控核聚变 \\9$1yg 5V"g,]'Nd 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 <yz&>
+9, i{5,mS& 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 /R! /) sg iQJ[?l` 10.2激光冷却 WC
*e#QP c037#&Q%# 10.3激光操纵微粒 i_k KE+Q E[E7Gsmq V 10.3.1光捕获 C p[
NVmN 0Z<&M |G 10.3.2微粒操纵 Qkq9oZ qt{{q 10.4超越经典衍射极限的分辨率 { B,r sm>5n_Vw 10.4.1解析延拓 2!E@Gbhm5 csNB
\ 10.4.2综合孔径傅里叶全息术 ubZcpqm?Q w] =q>p 10.4.3傅里叶叠层算法 }Rx`uRx\ 8O_0x)X 10.4.4相干谱复用 /Xo8 kC M9s cZu j 10.4.5非相干结构光 照明成像 Od5I:p]N mpysnKH 10.4.6超分辨荧光显微镜 TqN4Ok Cm/ ()+PP}:$A 10.5激光光谱学 \ n`)>- @ky<5r*JU( 10.5.1拉曼光谱 Fo@cz"% 32KL~32Y 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 |NoTw K l 6O8:XI 10.5.3频率高分辨的双光子光谱 Y&JK* d do>,ELS+m 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 o R_qAb F:B 8J4/ 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 4UV<Q*B\ F - IF3'VG 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 s%c>Ge Sh+$w=vC 10.6.1电磁波的正常多普勒效应 isiehKkD O<EFm}Ae 10.6.2在负折射率材料中传播的电磁波的反常多普勒效应 K,' v{wSr quGv q"Y> 10.6.3折射光子晶体棱镜的设计以及负折射性质的实验验证 GL <u#[ /-v6jiM 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 UBZ37P eK)R= M@i 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 *(>,\8OVf S pqbr@j 思考练习题10 8nSEAr~ zA
g.,dA 附录A随机变量 -fm1T|># *fj5$T-Z A.1概率的定义和随机变量 < RaM@E O"6
(k{` A.2分布函数和密度函数 |2t1m 6\j `{GI^kgJ9 A.3推广到两个或多个联合随机变量 yur5" $n ]QbT%0 A.4统计平均 k/;%{@G) Vw>AD<Rl 附录B随机过程 >L_nu.x q<Sb>M/\, B.1随机过程的定义和描述 |DBj<| SX Pn| ;VCh B.2平稳性和遍历性 b:6NVHb% V }?MP-.c 参考文献 b$W~ w*O Xvr7qowL  I)YUGA5 |3{"ANmm' （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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