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。 sX=!o})0 O
,DX%wk,  `t8e2?GH NeWssSje 第1章辐射理论概要与激光产生的条件 ~#-`Qh ).&$pXj 1.1光的波粒二象性 Onk~1ks:
U}
g%`< 1.1.1光波 ~PV>3c3 l= !Q ? 4sAB 1.1.2光子 p@^2 .O+ qNvKlwR9;k 1.2原子的能级和辐射跃迁 D@3|nS X!"y> J 1.2.1原子能级和简并度 8m 9G^s`[ 0m@S+ $v 1.2.2原子状态的标记 WT d})
s r DSt
~ l 1.2.3玻尔兹曼分布 L,:U _\HQ w}E?FEe. 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 [Z[)hUXE? qVY\5`f@ 1.3光的受激辐射 IAtZ-cM< _\1 (7 ?0D 1.3.1黑体热辐射 wUSW B{y )45,~+XX 1.3.2光和物质的作用 Q/+a{ m0 f !YoKKG~_0 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 *]E c jK% G/D{K$=t~ 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 Mu:H'$"'H B
5 1LZP 1.4光谱线增宽 _}\&; T<ua0;7 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 ,cB`j7p( \k* ]w_ m- 1.4.2自然增宽 .3Ap+V8? \2LCpN 1.4.3碰撞增宽 .p5*&i7 6s uc0 1.4.4多普勒增宽 ]~ oM'?&! y}3 V3uqK 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 xNONf4I:6J Vt&I[osC 1.4.6综合增宽 K;Xn!:) V: &wj Ob 1.5激光形成的条件 5-g0 2g k{;:KW| 1.5.1介质中光的受激辐射放大 j9,X.?Xvx Zaj<*?\ 1.5.2光学谐振腔和阈值条件 Fb*;5VNU. [;b9'7j' 思考练习题1 'R$~U?i8 /)G9w ]|T 第2章激光器的工作原理 J d`NS3;*p c9&
8kq5 2.1光学谐振腔结构与稳定性 >s>5k
O XYn$yR\dj 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件
$SDx)
'! E^qKkl 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 1n,JynJ JAn3 2.1.3稳定图的应用 /q^( uWu ;Rt,"W) 2.2速率方程组与粒子数反转 Z]6D0b W}e5 4-lu 2.2.1三能级系统和四能级系统 9*x9sfCv9 iGp@P=;m 2.2.2速率方程组 1-, l| K FYi<+]HZ 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 t]m#k%) SQHV gj 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 n
b{8zo yZ2,AR % 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 M"J $c42 uo%zfi? 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 2{%BQq>C
#8(@a
Y 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 3j3AI 7c -@QLE}~k[ 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 C R _A{( *L!R4;ubE 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 %>s y`c T|=8 jt, 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 0 8U:{LL R"tLu/S n 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 )i?wBxq'MA 6Y=$7%z 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 4~
iKo i\3`?d 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 SAqX[c N_T;&wibO 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 &^Xm4r%u_ d)
> if<o 2.5激光器的损耗与阈值条件 68D.Li )cvC9gt 2.5.1激光器的损耗 J4JKAv~3 Aw5yvQ>]e 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 @Pa ;h =A,i9Z& 2.5.3阈值条件 {>~|xW tIRw"s z 2.5.4对介质能级选取的讨论 eHv/3"Og +`9T?:fu 思考练习题2 cLXMq"?C :${Lm&J 第3章激光器的输出特性 g.veHh|;_ Mbi)mybM 3.1光学谐振腔的衍射理论 JU~l Xf.SJ8G 3.1.1数学预备知识 $V@IRBm P B`94W 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 X0 9& S4 gXF.e.uU 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 Ps TwJLY M N#\P1 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 }3QEclZr `?La 3.2对称共焦腔内外的光场分布 tW 9vo-{+ jirxzj 3.2.1共焦腔镜面上的场分布 |{Oe&j3| OpiN,>; 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 mH;\z;lyK +H+OYQ>^ 3.3高斯光束的传播特性 i5rAb<q ` V a<L[8 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 &OsJnkY<< o8Tt|Lxb$8 3.3.2高斯光束的相位分布 RU@`+6 j+ oo<,h Ov 3.3.3高斯光束的远场发散角 SkS
vu} yQ h":"$k 3.3.4高斯光束的高亮度 l .FkX 9CxU: ;3 3.4稳定球面腔的光束传播特性 B1\}'g8%f %\CsP! 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 O,hT<
s " hg |DpP 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 N5o jXX!l% f BukrPsV 3.5其他几种常用的激光光束 Z}WMpp^r >NK*$r8 3.5.1厄米-高斯光束 =%p 0r z|b \y{C>! WX4 3.5.2拉盖尔-高斯光束 s<aJ pi{n4 }ob#LC, 3.5.3贝塞尔光束 Fq9A O~z =M>pL+# 3.6激光器的输出功率 l(*`,-pv: 6"z:s-V 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 [>v.#:YM^ O*X ]oX 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 AYfW}V" KP%A0 3.7激光器的线宽极限 Qv|A^%Ub! ;3 O0O 3.8激光光束质量的品质因子M2 ]haZ T\ Ic P]EgB 3.9模式激光的某些一阶统计性质 X=8y$Yy UXvUU^k"v 3.9.1单模激光的一阶统计性质 H)ud ?vB6 j!F5gP-l 3.9.2多模激光的一阶统计性质 ]-&A )M6 RNiFLD%5 思考练习题3 w9G (^jS6 ~ep-XO 第4章激光的基本技术 A_i=hj 2f f,9 /Yg_ 4.1激光器输出的选模 scT,yNV AAb3Jf`UW 4.1.1激光单纵模的选取 (p>?0h9[ I<Wp, E9G# 4.1.2激光单横模的选取 {Cd Q)|
LhKaqR{ 4.2激光器的稳频 +`}QIp0 5_ !s\ 5 4.2.1影响频率稳定的因素 xf% _HMKc 3"FvYv{ 4.2.2稳频方法概述 W U S[hx, TF R8 4.2.3兰姆凹陷法稳频 f#f< Ii U[,."w]T 4.2.4饱和吸收法稳频 > mk>VM 7@oM?r7td 4.3激光束的变换 ~.7/o0'+ e ?sMOBPlv 4.3.1高斯光束通过薄 透镜时的变换 lJb1{\|., @cRR 4.3.2高斯光束的聚焦 v#c'p^ T X$BN &DD 4.3.3高斯光束的准直 A{NKHn>%` g\%;b3"# 4.3.4激光的扩束 MkLXMwuQ & ut
j7"{'k| 4.4激光调制技术 n/9.;9b$I 6Ft?9
B(F: 4.4.1激光调制的基本概念 }$%j} F{ M$YU_RPl+ 4.4.2电光强度调制
X} {z7[ !B|Aq-
n, 4.4.3电光相位调制 1V
,Mk#_ 4*Uzomb?q 4.5激光偏转技术 ! [3 /! A#7/,1h\ 4.5.1机械偏转 yM}~]aQ y u1 Z ;n 4.5.2电光偏转 *Ri\7CqU"6 {'#1do}{ 4.5.3声光偏转 N TWy1 [J!jp& o 4.6激光调Q技术 OCW0$V6;D- S@Iza9\|@ 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q *qa.hqas 2NMg+Lt8v 4.6.2调Q原理 =y^`yv 3 =e)t,YVm 4.6.3电光调Q ,Iv eKk5W ZWmS6?L. 4.6.4声光调Q o%yfR.M6$ d vAG}< 4.6.5染料调Q ]J1oY]2~ y`,;m#frT 4.7激光锁模技术 ^%n]_[RUn4 *O|_)G 4.7.1锁模原理 DHq #beN &=^YN"=Z 4.7.2主动锁模 ` .z"Q%uz X;bHlA-g 4.7.3被动锁模 `- HI)-A97 '@/1e\ -y 思考练习题4 oBO4a ^D 5^ck$af 第5章典型激光器介绍 @
D,]v: LD*XNcE 5.1固体激光器 N_^PoX935O ;FGS(.mjlC 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 gc\/A\F< ,&~-Sq) ~ 5.1.2固体激光器的泵浦系统 mv,5Q6! {^ D; ($lm 5.1.3固体激光器的输出特性 Qz"+M+~%& R-Ys<; 5.1.4新型固体激光器 GaCRo 7 `# U<'$ 5.2气体激光器 b>-h4{B[ (#?O3z1@" 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 `w&?SXFO8 Bs `mzA54 5.2.2二氧化碳激光器 g`z;:ao .mHVJ5^:4\ 5.2.3Ar＋离子激光器 aU F{57,< *sQ.y
{ 5.3染料激光器 F
E Ufskv 4bCA "QM[[ 5.3.1染料激光器的激发机理 U! {~L$S (mr*Thy`@ 5.3.2染料激光器的泵浦 s 3Wjhw/ v#lrF\G5 5.3.3染料激光器的调谐 d"yJ0F **$kW bS 5.4半导体激光器 <0VC`+p<) ,.kmUd 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 / Xq |S O w\mT ug 5.4.2PN结和粒子数反转 e*}*3kw)T XuWX@cK 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 2Wg:eh &xt[w>/ i 5.4.4同质结和异质结 半导体激光器 e"UXG\8D Q ;N)$Xx 5.5其他激光器 r$v \ \^?2 ScjeAC) 5.5.1准分子激光器 'qUM 38 s T6b~uE 5.5.2自由电子激光器 lN&+<>a ,PoG=W
5.5.3化学激光器 EKO ~\d ; GE6S{~- 思考练习题5 )Tieef*Q~ KWxTN|> 第6章激光在精密测量中的应用 qzNXz_#+u WJxcJE 6.1激光干涉测长 zB`J+r;LU
:f:&B8 6.1.1干涉测长的基本原理 x Q';$& CDF;cM"td 6.1.2激光干涉测长系统的组成 eIy:5/ s o~9sO=-O 6.1.3激光外差干涉测长技术 EX F]y}n >0[:uu,'> 6.1.4激光干涉测长应用举例 TQ:h[6v [m4M#Lg\0 6.2激光衍射测量 e$teh`
p3 33KCO 6.2.1激光衍射测量原理
!4`:(G59 T{2)d]Y 6.2.2激光衍射测量的方法 nGwon8&]] *|j4>W\J 6.2.3激光衍射测量的应用 H5#]MOAP m,"-/) 6.3激光测距 N
p*T[J .N>*+U>>P 6.3.1激光脉冲测距 |'&$VzA o=#ym4hJ% 6.3.2激光相位测距 + *xc4 Q=> 5@sZB 6.4激光准直及多自由度测量 d2NFdBoI gG@ 4MXq. 6.4.1激光准直仪 u Fw1% Yyar{$he 6.4.2激光衍射准直仪 pouXt-%2X <KK.f9^o( 6.4.3激光多自由度测量 }Xk_
xQVt{ WtKK dL 6.5激光多普勒测速 .I EHjy\+ E%;$vj'2 6.5.1运动微粒散射光的频率 )t3`O$J 6FJ*eWPC 6.5.2差频法测速 /F9Dg<#a 1=5HQ~|[TO 6.5.3激光多普勒测速技术的应用 Ywv\9KL <"6\\#}VG 6.6环形激光测量角度和角加速度 0:71X m x#&_/oqAk 6.6.1环形激光精密测角 $T#fCx/ *U6+b 6.6.2光纤陀螺 fzw:[z:% !q,7@ W3i 6.7激光环境计量 Q\}- MiI/ s 3m \ 6.8激光散射板干涉仪 ]" e'z cr<j<#(Z} 思考练习题6 L C##em=Y T
iL.py, 第7章激光加工技术 i$p2am8f k!z<=WA 7.1激光热加工原理 , `Z4fz: E:M,nSc)53 7.2激光表面改性技术 /*>}y$ Mh2b!B 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 7P(jMalq j0X^,ot@m 7.2.2激光表面熔凝技术 1$.svR szhSI 7.2.3激光熔覆技术 wu
eDedz\ [;7zg@Sa 7.3激光去除材料技术 8f[ztT0`g n"aF#HR?0d 7.3.1激光打孔
!w Q?+ :6 ? wlRHVZ 7.3.2激光切割 {4A,&pR -C(Yl= 7.4激光焊接 L7aVj&xM g(X `.0 7.4.1激光热导焊 4H, c;g=! P (7Q8i' 7.4.2激光深熔焊 a%U#PF6
zSD_t 7.4.3激光复合焊 !~%DR~^` &n _f.oUc 7.5激光快速成型技术 dmXfz D ]S]W|m7=.Z 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 svDnw cl F)X`CG ;t 7.5.2激光快速成型技术 Kw;gQk~R! <z2.A/L 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 wMN{ 9Ce3j [t3 Kgj t 7.6其他激光加工技术 " ld d&>< HyWR&0J 7.6.1激光清洗技术 ;SjNZi)4d csLbzDg 7.6.2激光弯曲 hp/pm6 @ :PMb Ub 思考练习题7 DpA)Vdj ]i6* $qgma 第8章激光在医学中的应用 !*~QB4\2b $ .$nv~f 8.1激光与生物体的相互作用 0 A ffD: jlF3LK)9q 8.1.1生物体的 光学特性 Q>+rjN; ,D }Ka? 8.1.2激光对生物体的作用 #yR&|*@ k
Qr 8.1.3激光对生物体应用的优点 =hb)e}l 7< ) 8.2激光在临床治疗中的应用 QgYt(/S /D;ugc*3 8.2.1激光临床治疗的种类与现状 CC" a2Hu/ DMsqTB` 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 }T\.;$f 5vR])T/S0 8.2.3激光在眼科中的应用 cMT:Ij]; }PBL 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 'Z.C&6_ M \k[?i 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 !lFNG:&` H.>EO&#|p 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 /ivVqOo fUY05OMZ 8.2.7光动力学治疗 VK*`&D<P GXD<X_[ 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 Tq )h AZ <Fx%P:d 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 %>9L}OA m ' / \*l< 8.3.2激光断层摄影 d` flYNg4 ;8&/JS N M 8.3.3激光显微镜 ?0KIM*
. d
oEuKT 8.4医用激光设备 T+B-R\@t G }l9 [lE 8.4.1医用激光 光源 6QT&{|q= {Y2 J: x 8.4.2医用激光传播用 光纤 '-N 5F A_E2v{*n 8.5激光应用于医学的未来 1twpOZ> -eh .Tk 8.5.1医用激光新技术 T*#M'H7LSQ %vZHHBylu 8.5.2光动力学治疗的前景 d(V4;8a0 QP50.P5g 思考练习题8 F Xr\ U<sGj~"# 第9章激光在信息技术中的应用 &0bq3JGW J;wBS w%1 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 tw
zV-8\ YCb|eS^u 9.1.1半导体激光器 w[ 3a^ Btzes. 9.1.2光纤激光器 6[R6P:v&'G 8 `)* ?Q9~ 9.1.3光放大器 }xBO; FF^h (Ea 9.2激光全息三维显示 xgkC N$zQ` i
g7|kl 9.2.1全息术的历史回顾 RkF^ V( Pke8RLg2A 9.2.2激光全息术的基本原理和分类 9a]o?>`E V;CRs\aYf 9.2.3白光再现的全息三维显示 {4/*2IRN9h d&|5Rk
~ 9.2.4计算全息图 x_<#28H! 0iR?r+| 9.2.5数字全息术 <{;'0> ToM r 9M3rj] 9.2.6全息三维显示的优点 D xN\ H" 7\yh(+ k N 9.2.7全息三维显示的应用 -
uO(qUa# 4B[pQ lg 9.2.8全息三维显示技术的展望
T;{ }bc&I ?,v&
o>* 9.3激光存储技术 r
20! + 0*\q 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点
=a=:+q g <<gW`KF
9.3.2激光光盘存储 ;3& wO~lW II _CT= 9.3.3激光体全息光存储 gs i2 *5s*-^'#! 9.3.4激光存储技术的新进展 ]:2Ro:4Yv ba Td;`Pn 9.4激光扫描和激光打印机 "x;FE<I bk=;=K 9.4.1激光扫描 SQU@JKi; g 1uKIO{d @ 9.4.2激光打印机 Ho(}_Q& m;xa}b{(i 9.5量子光通信中的激光源 A-L)2.M seAEv0YWz 9.5.1量子光通信 Glx{Zu= iI'ib-d 9.5.2量子态发生器及应用 jjE u bcu Uej: 思考练习题9 Z]2z *XD $K\e
Pfk 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 G[>C Bh5 L$!2<eK 10.1激光核聚变 @J6r;4|& kt_O= 10.1.1受控核聚变 I(&N2L$- % 1GK N|7 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 uuh._H} - Uh1UZ
r 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 _*sd# yD!GgnW 10.2激光冷却 /?Y4C)G Z RwN #?x 10.3激光操纵微粒 E;4d lL`* 6kR3[]:16v 10.3.1光捕获 \f Kn} ]kG wpQp1){%Q 10.3.2微粒操纵 x+'Ea.^ wM;=^br 10.4超越经典衍射极限的分辨率 q`z1 ht
nf y9@j-m & 10.4.1解析延拓 xi ,fm h5aPRPU g
10.4.2综合孔径傅里叶全息术 n ^qwE e iH&<AH 10.4.3傅里叶叠层算法 #1}%=nAsi ^aJ]|*m 10.4.4相干谱复用 vGJw/ij'X +m~3InWq 10.4.5非相干结构光 照明成像 e_rEu'[av { N g ut 10.4.6超分辨荧光显微镜 #-"C_~-MH l;aO"_E1m 10.5激光光谱学 aDLlL? r3 ,PKUgL}w 10.5.1拉曼光谱 i"DyX Irk2 6y?uH; SL 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 0d~?|Nv - [(8 s\>T 10.5.3频率高分辨的双光子光谱 H#nJWe_9A &g*1 If 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 mB
bGj3u; Yyw3+3 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 JH2-' mmNn,>AO! 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 4QiV@#o: |x _jpR 10.6.1电磁波的正常多普勒效应 _Ix Ynm`pc Ib /e\+H\ 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 { Rxb_9 rJ6N'vw> 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 &wkb r2P ,^v_gc 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 W ,] Ua] K}whqe]j 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 )7E7K%:b, tgeXX1Eq! 思考练习题10 M4d4b 3Dj>U*f P 附录A随机变量 FiXE0ZI$0q nU2w\(3| A.1概率的定义和随机变量 AuB BSk8($ RO'b)J:j9 A.2分布函数和密度函数 [ 8 WG e>uq/|.! A.3推广到两个或多个联合随机变量 Ycxv=Et \y7\RV>>3b A.4统计平均 J~ z00p`E W E
/1h 附录B随机过程 DsHm,dZ z rC1/%T B.1随机过程的定义和描述 [ raj:
7yQ I "R<XX B.2平稳性和遍历性 kidv^`.H$w m^tf=O< 参考文献 [ zCKJR ,C'mE''x  PL3oV<\4s> pWoeF=+y]W （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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