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。 ^j.3'}p e)-$ # qW  P^O g(F 8; e 5(|9*t 第1章辐射理论概要与激光产生的条件 &'/PEOu&}G .& b c3cW 1.1光的波粒二象性 |Om][z *h?}~!AjY 1.1.1光波 7 ,?ai6{ Y*lc ~X 1.1.2光子 wS$ 'gKA6 $@^\zg1n 1.2原子的能级和辐射跃迁 AGwdM-$iT AYoTCi%7E 1.2.1原子能级和简并度 4R01QSbd Wo9=c YC) 1.2.2原子状态的标记 ]CU)#X<J 96!2 @c{ 1.2.3玻尔兹曼分布 9"D t 3>Z .;bU["fn) 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 !p36OEx eln$,zK/b 1.3光的受激辐射 L1 k 3-;<G 1.3.1黑体热辐射 =NK'xPr KF#qz2S 1.3.2光和物质的作用 bFA
lC eA(FWO 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 nC$ c.K' h{~GzrL* 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 w9x5 IRW k h^WMv
*2 1.4光谱线增宽 VJr ~h
"[ S?'L%%Vo 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 ]d|M@v~c4 voP #}fD 1.4.2自然增宽 V^ ;l g[: -0CL#RzKR 1.4.3碰撞增宽 "Rf|o 6!d [
f<g?w 1.4.4多普勒增宽 b9b`%9/L Z]Z&PbP 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型
6 |6O|
<o V+|$H
h 8 1.4.6综合增宽 xo-}t5w6t CX {M@x3m 1.5激光形成的条件 -
ikq#L){ |`I9K#w3 1.5.1介质中光的受激辐射放大 jW| ,5,43 0!axAvBV 1.5.2光学谐振腔和阈值条件 2of+KI: 9(a* 0H 思考练习题1 a dy
SwB sG| ,#XQ 第2章激光器的工作原理 & )-fC !;k
^ 2.1光学谐振腔结构与稳定性 1iM(13jW %3K'[2F 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 ` + Mva jfa<32`0E 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 W,t`DMC r6:nYyF$)v 2.1.3稳定图的应用 Bq,Pk5b ? U*s H2F 2.2速率方程组与粒子数反转 gp {Z]{io yzG BGC 2.2.1三能级系统和四能级系统 J,`I>^G =NRiro 2.2.2速率方程组 dTU`@!f Xlwy D 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 T(kG"dz Ojp|/yd^YL 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 7'{Y7]+z+ C*Y0GfW= 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 s*>B"#En $A: ?o?"7} 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 g3(?!f m?1AgsBR 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 Tf Nm0=| d\ Xi j y 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 Q(hAV t$uj( y> 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 lYr W"(2 yMb.~A^$J 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 ':T"nORC hl+
T 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 &!8u4* K5j {1vlz>82 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 pA5X<)~
yjChnp
Cc 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 j&,%v+x GYri\ <[ 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 ]= 5D98B _M[T8 "e( 2.5激光器的损耗与阈值条件 *3y:Wv T> I}/-zyx>= 2.5.1激光器的损耗 pW2-RHGJY @0%^\Qf2 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 kc" SUiy/ -$j|&l 2.5.3阈值条件 Io)@u~y z ]1KF3$n0 2.5.4对介质能级选取的讨论 TSP#.QY z
Q11dLjs 思考练习题2 (w,
Gv-S h&t9CpTfeJ 第3章激光器的输出特性 ^:m7Qd?Z[ N1z:9=(I 3.1光学谐振腔的衍射理论 <o_(,,P% 0$q )uip 3.1.1数学预备知识 ;jT@eBJ dmE.yVI"O 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 f!##R-A }tH6E 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 oOy_2fwZPp o[K,( 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 Jg%jmI;Y ^e WD4Vp|4 3.2对称共焦腔内外的光场分布 1bJrEXHXy |jyoT%SQ 3.2.1共焦腔镜面上的场分布 8u#2M8.5E By}>h6`[ 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 I> 3]VR i wO ?A/s 3.3高斯光束的传播特性 *`wgqin y [sO0u\ 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 +d,Z_ 6F \TXCq@ 3.3.2高斯光束的相位分布 5KDN8pJN xsdi\
j;n> 3.3.3高斯光束的远场发散角 f^k H[C $n@B:kv5p 3.3.4高斯光束的高亮度 Lkl ^
` :B] yreg 3.4稳定球面腔的光束传播特性 K-dr N) o R3%&\<a)9 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 H)l7:a vmK`QPu 2 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 Omy<Y@$ *.F4?i2D 3.5其他几种常用的激光光束 * b+ ~@o M[7$cfp-Y~ 3.5.1厄米-高斯光束 `E 2HQA@ Ow4H7 sl 3.5.2拉盖尔-高斯光束 % /Y; OtFGo 8 3.5.3贝塞尔光束 Z</.Ss 4 -yP_S~ \n 3.6激光器的输出功率 $ z 5 9&} i[x4 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 79O'S du@ EgT?Hvx: 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 ,c9K]>8m` V+&C_PyC 3.7激光器的线宽极限 #J09Eka;J wmnh7'|0u 3.8激光光束质量的品质因子M2 %uy5la Vmf !0- 3.9模式激光的某些一阶统计性质 6@;
P { <1 ]cP 3.9.1单模激光的一阶统计性质 "8sB ,$ c}r"O8M 3.9.2多模激光的一阶统计性质 #cy;((z uB Th>ff)~ e 思考练习题3 tzV^.QWm \olYv!f 第4章激光的基本技术 S{#L7 S ;fGh]i 4.1激光器输出的选模 'sT7t&v~ Y~[k_! 4.1.1激光单纵模的选取 pW4$$2S ?9 %29l Dd(< 4.1.2激光单横模的选取 N>Q~WXvV# oZwu`~h Y 4.2激光器的稳频 G24 Ov&H -h8@B+ 4.2.1影响频率稳定的因素 GW;O35
m zV yMmw\ 4.2.2稳频方法概述 AMf{ E
9qvKg`YSh 4.2.3兰姆凹陷法稳频 tqXr6+!Q hxe X6 4.2.4饱和吸收法稳频 ;Qq<5I"y Vc*"Q8aZ~ 4.3激光束的变换 ,zVS}!jRhy ^2)<H7p 4.3.1高斯光束通过薄 透镜时的变换 7w51U mO ^LAnR>mz^r 4.3.2高斯光束的聚焦 Ssg1p#0J }NpN<C+ 4.3.3高斯光束的准直 ^Cy=L] B3g # ) 4.3.4激光的扩束 *r(Qy0( ;(r,;S_`0 4.4激光调制技术 +LwwI*;b IF'Tj`yD 4.4.1激光调制的基本概念 Fv $oXg/ V
0z`p" 4.4.2电光强度调制 D A_ }pS" </]a`h] 4.4.3电光相位调制 eY\w ?pT2 x|`BF%e/v 4.5激光偏转技术 nA aY5s0D ^2C
\--=; 4.5.1机械偏转 N.UeuLz
Q4ZKgc C 4.5.2电光偏转 h,|. qfUk ,s`4k?y 4.5.3声光偏转 PvB {@82 -BcnJ K0 4.6激光调Q技术 ) m_q2xV 10IX8 4 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q *BHp?cn;F2 R 4vf 4.6.2调Q原理 QWwdtk TpcJ 1*t 4.6.3电光调Q N$N 7aE$ Qv6-,6< 4.6.4声光调Q i5cK5MaD suHi sc* 4.6.5染料调Q |.;*,bb|3 x S r jN 4.7激光锁模技术 RA1K$D ?A X wIKpr8 4.7.1锁模原理 sA2esA@C<o MSE0z !t 4.7.2主动锁模 XaF; IS@A B$ jX%e{:S 4.7.3被动锁模 MO%+rf0~w 9AJ "C7 思考练习题4 ),J6:O& P!dSJ1'oC 第5章典型激光器介绍 MdhD "Q 6TDa#k5v 5.1固体激光器 pi5DD K I%l2_hs0V 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 bbT1p :RF L~Y^O`c 5.1.2固体激光器的泵浦系统 (_]D\g~ @MP ;/o+ 5.1.3固体激光器的输出特性 gg/2R?O] q $PO. # 5.1.4新型固体激光器 Q^*4FH!W u#UtPF7q 5.2气体激光器
&H[7UyC KW!+Ws 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 fp}5QUm- P*n/qj8h 5.2.2二氧化碳激光器 hP}-yW6] YC(X=
D 5.2.3Ar＋离子激光器 qM<CBcON .bU j 5.3染料激光器 4~Y?*|G]m 8jY<S+[o 5.3.1染料激光器的激发机理 _2hZGC%&E Hk'R!X 5.3.2染料激光器的泵浦 |w{C!Q 8l |K" nSXzk 5.3.3染料激光器的调谐 W ", yq| B(f_~ ] 5.4半导体激光器 ]=PkgOJD 6F5g2hBz 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 nk;^sq4M : ;iW>i8 5.4.2PN结和粒子数反转 OF2 W UcQ eD8e0
D'S 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 I^HwXp([ )2 Bb,p<Wr 5.4.4同质结和异质结 半导体激光器 G[6i\Et Lrmhr3
w5 5.5其他激光器 \ AIFIy % C rTO( 5.5.1准分子激光器 uA V7T /' o/ 7[
G 5.5.2自由电子激光器 6Yc(|>b! B*t1Y<>x 5.5.3化学激光器 HYL['B?Wid m>RtKCtP 思考练习题5 w
^?#xU1.i FmFjRYA W 第6章激光在精密测量中的应用 GaV} @Q 0wCQPvO
6.1激光干涉测长 [jksOC)@4 ^C92R"*Qu 6.1.1干涉测长的基本原理 [H{@<* _z J /z 6.1.2激光干涉测长系统的组成 *Q)-"]O(k 4H Na E{O4 6.1.3激光外差干涉测长技术 ~FQHT?DAo )U7fPKQ 6.1.4激光干涉测长应用举例 _8!x xkU8( = 6.2激光衍射测量 M6bM`wHH> ~K V{m 6.2.1激光衍射测量原理 JPHM+3v "vg. { 6.2.2激光衍射测量的方法 #kh:GAp] K|l}+:k 6.2.3激光衍射测量的应用 q#SEtyJL P ]TT8Jgw 6.3激光测距 A7,%'.k B"zB =A w 6.3.1激光脉冲测距 ,i Y:#E bt(Y@3; 6.3.2激光相位测距 ^B%c3U$o CyS %1 1L 6.4激光准直及多自由度测量 c*]f#yr? 1)jea wVmj 6.4.1激光准直仪 H= \Tse_. i]J.WFu 6.4.2激光衍射准直仪 ^G2M4+W| _C (fz CK 6.4.3激光多自由度测量 CBF<53TshR S;jD@j\t& 6.5激光多普勒测速 F" M D9NQ3[R 9 6.5.1运动微粒散射光的频率 \#WWJh"W em5~4;&' 6.5.2差频法测速 (w u ciKQ 7qZC+x6_L 6.5.3激光多普勒测速技术的应用 /qMnIo
Tl'wA^~H 6.6环形激光测量角度和角加速度 B- $?5Ft! /!^,+ 6.6.1环形激光精密测角 wu><a!3`=o %P M#gnt@ 6.6.2光纤陀螺 |TP, }mzd23^W>P 6.7激光环境计量 KO~KaN _x1W\# 6.8激光散射板干涉仪 =.&8ghJ*M ?QzL#iO }h 思考练习题6 $ v[mIR Shn=Q 第7章激光加工技术 +3o0GJ
#z
_<{'
P" 7.1激光热加工原理 rMHh!)^#W ('Qq"cn# 7.2激光表面改性技术 $5.52 t72u%M6 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 0nL
#-`S y`L.#5T 7.2.2激光表面熔凝技术 c"-X : m" c*. 7.2.3激光熔覆技术 gzn:]Y^ l@* $C&E 7.3激光去除材料技术 \ #LDX,= *~shvtq 7.3.1激光打孔 oA@M = 'W4B 7.3.2激光切割 Y0krFhL'x0 VFx[{H y 7.4激光焊接 |aAyWK S ?bt;i>O\ 7.4.1激光热导焊 }e/vKW fT ,zr9* t 7.4.2激光深熔焊 xw_klHL-o K-)!d$$
7.4.3激光复合焊 ZS4dW_*[
{U$XHG 7.5激光快速成型技术 pfH js3A= dO%f ;m># 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 k ,l di y0(.6HI 7.5.2激光快速成型技术 Dy,MQIM|! f S/:OnH 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 _u^3u zu
]&"ii 7.6其他激光加工技术 n44 T4q 4'*-[TKC 7.6.1激光清洗技术 >6jal?4u- A nu : 7.6.2激光弯曲 6vAZLNG3 $Wj{B@k 思考练习题7 5,##p"O( Hzm_o>^KC 第8章激光在医学中的应用 ;I vv4u 2t_g\Q 8.1激光与生物体的相互作用 z9 Ch %A{ =v?P7; T 8.1.1生物体的 光学特性 h)ZqZ'k$ M1Ff ,]w 8.1.2激光对生物体的作用 { *F
=&D TP {\V>*Yz 8.1.3激光对生物体应用的优点 K$,<<hl J&fIW Z 8.2激光在临床治疗中的应用 1E
/ G+pm *cCx] C.~ 8.2.1激光临床治疗的种类与现状 %q3`k#?< 6`Y:f[VB 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 @@U XP
o#qT8n 8.2.3激光在眼科中的应用
K];] r>ed/<_>m; 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 bAH<h
0C%IdV%CU 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 5NUaXQ y3 b"'-% 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 *(1 <J2j 1!G}*38; 8.2.7光动力学治疗 og35Vs0 [pE b`s 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 q M rM^ ~ yUJ#LDW 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 8g!79q\c4 LH_H
yP_ 8.3.2激光断层摄影 IMbF]6%p( '}(>s%~ 8.3.3激光显微镜 ;z9 ,c c8[kL$b;j 8.4医用激光设备 A|1xK90^XT !9NF@e'&! 8.4.1医用激光 光源 Q &{C%j~N y*X.DS 1(w 8.4.2医用激光传播用 光纤 I*Dj@f` FWW@t1) 8.5激光应用于医学的未来 X)hpbHa |3E|VGm ~ 8.5.1医用激光新技术 = FV12(U \
[OB. 8.5.2光动力学治疗的前景 2IW!EUR +C7E]0!r 思考练习题8 D FQ`(1Q Q njK<}M9 第9章激光在信息技术中的应用 ^j${#Q HAI) +J 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 WgR%mm^ C^,b aCX 9.1.1半导体激光器 #tHYCSr] /cx'(AT 9.1.2光纤激光器 a@jM%VZ IFew3!{\ 9.1.3光放大器 ]5QXiF8` d9S?dx 9.2激光全息三维显示 v& ;JVai 0_ST2I"Ln 9.2.1全息术的历史回顾 <)a$5 "AP dF 6o d 9.2.2激光全息术的基本原理和分类 -f ~1Id kZG; \ 9.2.3白光再现的全息三维显示 n=JV*h0 ga\ s5
9.2.4计算全息图 $rk=#;6]v; Q.eD:@%iE 9.2.5数字全息术 f?=0Wzb w =!xTA 9.2.6全息三维显示的优点 qvo!nr7 w<THPFFF" 9.2.7全息三维显示的应用 zfI{cMn'J '[8w8,v( 9.2.8全息三维显示技术的展望 q:M'|5P %hBw c#^ 9.3激光存储技术 n(# yGzq w/ZP. B 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 b|k^ &E0^Jz 9.3.2激光光盘存储 {`*Fu/Upb X,G"#j^ 9.3.3激光体全息光存储 g}Lm;gs!> DeW{#c6 9.3.4激光存储技术的新进展
Ws2?sn#x =& k[qqxg 9.4激光扫描和激光打印机 f,6V#, ^Tj{}<yT 9.4.1激光扫描 $Lbamg->E `?[,1 9.4.2激光打印机 %wru) 6
F 39' 9.5量子光通信中的激光源 _]ZlGq!L Oh10X.)i 9.5.1量子光通信 ](n)bF+ym R#y"SxD() 9.5.2量子态发生器及应用 wBw(T1VN vpT\ CjXHZ 思考练习题9 u' kG(<0Y %zY5'$v ` 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 ~@Bw(! J[uH@3 v 10.1激光核聚变 3:#6/@ wQ S?JGg. ) 10.1.1受控核聚变 BUsx gs"), 9a+Y )?z 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 KrG,T5 +!ljq~% 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 nvwf!iU6 6!itr" 10.2激光冷却 <2<2[F5Q% n!SHEx Bp 10.3激光操纵微粒 3HcduJntl aY .cx1" 10.3.1光捕获 5wAKA`p"z /+`%u&< 10.3.2微粒操纵 @T L|\T K8 [Um !( 10.4超越经典衍射极限的分辨率 =6 zK 1Z KTot40osj 10.4.1解析延拓
F(lJ :/$_eg0A 10.4.2综合孔径傅里叶全息术 6;s[dw5T +rSU 10.4.3傅里叶叠层算法 7 p!ROl^ 0,@^<G8? 10.4.4相干谱复用 #l- 0$ YjL'GmL< 10.4.5非相干结构光 照明成像 2,g4yXws5 h* 1T3U$ 10.4.6超分辨荧光显微镜 5#X R1#` 2cIbX 10.5激光光谱学 YXq YIG.G zv;xxAX 10.5.1拉曼光谱 ;34p
[RT /|H9Gm 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 ]s)Y">6 ?GhMGpd Mq 10.5.3频率高分辨的双光子光谱 %*Mr ^= ]i0=3H 2 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 eYlI }; id8QagJ 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 #6D>e~>n (jyufHm 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 .GNyA DQp J}8p}8eF, 10.6.1电磁波的正常多普勒效应 -K8F$\W
#QcRN?s 10.6.2在负折射率材料中传播的电磁波的反常多普勒效应 |nLq 4. { dRZ2U3 10.6.3折射光子晶体棱镜的设计以及负折射性质的实验验证 T=sAy/1oR '
i5K RFy- 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 tk h
*su ~QPTs1Vk8 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 ew dTsgt' x6!Q''f 7 思考练习题10 ^=5y; )wD/<7; 附录A随机变量 %3t;[$n# gCG #?f A.1概率的定义和随机变量 6dz^%Ub emrA!<w!W A.2分布函数和密度函数 #Y 'yA/sZ A.3推广到两个或多个联合随机变量 OUGkam0UK z9OpxW@Ou A.4统计平均 eu_ZsseZ VE I ct{ 附录B随机过程 f#GMJ mCQs ?r8hl.Z> B.1随机过程的定义和描述 $2i@@#g8 (&v|,.c^)1 B.2平稳性和遍历性 l ic-68T _T sN%)m 参考文献 ^_P?EJ,)` r`EjD}2d  qS!N\p~> U\j g X （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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