激光原理及应用(第4版)

发布:cyqdesign 2020-03-30 17:35 阅读:5239
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。 zsuqRM "  
`Hw][qy#  
"$N$:B@U  
F;_c x  
第1章辐射理论概要与激光产生的条件 a( ~X  
8GBKFNR 8  
1.1光的波粒二象性 KC"S0 6  
^P{y^@XI  
1.1.1光波 (1cB Tf  
E-1u_7  
1.1.2光子 RL&0?OT  
}bRn&)e  
1.2原子的能级和辐射跃迁 K bQXH!J  
z 8M\(<  
1.2.1原子能级和简并度 [f:&aS+  
7(D)U)9h  
1.2.2原子状态的标记 /*;a6S8q  
[ PN2^  
1.2.3玻尔兹曼分布 X> 98`  
+UWv}|  
1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 +wz1kPRs  
Cgln@Rz  
1.3光的受激辐射 :ek^M (  
-uN{28;@  
1.3.1黑体热辐射 }Tk:?U{  
sCJ|U6Q-  
1.3.2光和物质的作用 X9PbU1o;  
1?w=v|b:P)  
1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系  #*rJI3  
Ae=JG8Ht~  
1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 :@5{*o  
W\-`}{B_/  
1.4光谱线增宽 ]["%e9#aX  
s#<fj#S  
1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 @H$8;CRM  
f6J]=9jU  
1.4.2自然增宽 rRe^7xGe7  
?f9M59(l  
1.4.3碰撞增宽 Q_p&~PNy5  
q.R(>ZcV  
1.4.4多普勒增宽 #|8%h  
vn*K\,  
1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 DZmVm['l  
I*j~5fsS'  
1.4.6综合增宽 ~-NSIV:f  
NRG06M  
1.5激光形成的条件 g?|Z/eVJ  
SFh<>J^ 0a  
1.5.1介质中光的受激辐射放大 mW{uChHP  
@"h4S*U  
1.5.2光学谐振腔和阈值条件 O13]H"O_  
O Lt0Q.{  
思考练习题1 5nBJj  
t$,G%micj  
第2章激光器的工作原理 U/PNEGuQ  
fe<7D\Sp@  
2.1光学谐振腔结构与稳定性 !"<rlB,J  
/Z]nV2$n)V  
2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 L_9uwua.B~  
W4av?H  
2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 \IC^z  
HCrQ+r{g  
2.1.3稳定图的应用 .|u`s,\  
BUwL?  
2.2速率方程组与粒子数反转 doTbol?+  
$?!]?{K  
2.2.1三能级系统和四能级系统 \>*.+?97  
2gklGDJD  
2.2.2速率方程组 F{QOu0$cA4  
I74Rw*fB  
2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 5m'AT]5Tn_  
KF(y`(8f  
2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 ,]yS BAO  
8EkzSe  
2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 :sK4mRF  
I6;6x  
2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 r aOuD3  
{hOS0).(w7  
2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 )N~ p4kp  
e(0 cz6  
2.3.1均匀增宽介质的增益系数 $Bncdf  
:qqG%RB  
2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 k7@QFw4 j  
CV^%'HIs?+  
2.4非均匀增宽介质的增益饱和 oV['%Z'  
0+qC_ISns  
2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 H-&27?s^  
oB!Y)f6H1  
2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 0U/[hG"DKN  
&qPezyt  
2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 un!v1g9O  
|S).,B  
2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 2V% z=  
T#!% Uzz  
2.5激光器的损耗与阈值条件 l=T;hk  
[G|(E  
2.5.1激光器的损耗 e(^I.`9z  
i)(G0/:  
2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 Y)lr+~84f  
 WvF{`N  
2.5.3阈值条件 zRLJ|ejMP  
2`;XcY4A  
2.5.4对介质能级选取的讨论 8Uh|V&  
5tkKd4VfL  
思考练习题2 <X{w^ cT_Q  
a%HNz_ro  
第3章激光器的输出特性 [/*;}NUv  
.H M3s  
3.1光学谐振腔的衍射理论 @}R y7H0O  
W3Ee3  
3.1.1数学预备知识 P}a$#a'!  
MUZ]*n&0  
3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 kq(><T  
=AzkE]   
3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 \$4z@`nY  
Hci>q`p#  
3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 [S]q'c)  
OW=3t#"7Kp  
3.2对称共焦腔内外的光场分布 XW8@c2jN\7  
";&PtLe  
3.2.1共焦腔镜面上的场分布 mT@Gf>}/A  
D}}?{pe  
3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 Z-ci[Zv  
=,ax"C?pR  
3.3高斯光束的传播特性 `Nvhp]E  
8Vn   
3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 p`7d9MV^  
D5Sbs(  
3.3.2高斯光束的相位分布 zb[kRo&a0W  
A0A|cJP  
3.3.3高斯光束的远场发散角 !<j4*av:G  
oF+yh!~mM  
3.3.4高斯光束的高亮度 _(gkYJ+MK  
6A5.n?B{  
3.4稳定球面腔的光束传播特性 ZHeue_~x4  
paN=I=:*M  
3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 Hr}"g@ <  
h7K,q  S  
3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 7z,  $  
*]<=04v]R  
3.5其他几种常用的激光光束 tFn[U#'  
Kc^ctAk7;  
3.5.1厄米-高斯光束 ,-EN{ed  
BH^*K/ ^  
3.5.2拉盖尔-高斯光束 v_%6Ly  
RaTNA W)v>  
3.5.3贝塞尔光束 \pK&gdw  
4%qmwt*p  
3.6激光器的输出功率 3HP { a  
af6<w.i  
3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 6 mLC{X[  
mP15PZ  
3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 # Dgkl  
B[8 RBTsA  
3.7激光器的线宽极限 G='`*_$  
1z2v[S&pk  
3.8激光光束质量的品质因子M2 V#b*:E.cA  
>#mKM%T2MJ  
3.9模式激光的某些一阶统计性质 T$r/XAs  
xZ2 1i QeN  
3.9.1单模激光的一阶统计性质 N@k' s   
AZNo%!)o  
3.9.2多模激光的一阶统计性质 hr'?#K  
t W   
思考练习题3 "3Dnp?gB  
#LR6wEk  
第4章激光的基本技术 KdHkX+-R  
hTby:$aCg  
4.1激光器输出的选模 BBX/&d8n  
ny^uNIRPR  
4.1.1激光单纵模的选取 j&A9 &+w  
G^|b*n!!  
4.1.2激光单横模的选取 ~PF,[$?4n  
l1 08.ao  
4.2激光器的稳频 $`0^E#Nl  
~/SLGyu  
4.2.1影响频率稳定的因素 ^HP$r*  
"k [$euV  
4.2.2稳频方法概述 g_tEUaiK  
g0/ R\  
4.2.3兰姆凹陷法稳频 3~WI3ZIR  
\KpJIHkBRy  
4.2.4饱和吸收法稳频 4TU\SP8sM  
;Cx`RF w  
4.3激光束的变换 R"t2=3K  
qB$QC  
4.3.1高斯光束通过薄透镜时的变换 &V &beq4)p  
h= YTgJ  
4.3.2高斯光束的聚焦 '{JMWNY  
BUh(pS:  
4.3.3高斯光束的准直 @{<^rLt  
qIzv|Nte  
4.3.4激光的扩束 cqZ lpm$c  
=-P<v2|e  
4.4激光调制技术 v,rKuvc'  
+W[{UC4b  
4.4.1激光调制的基本概念 8rU| Oh  
,FRa6;  
4.4.2电光强度调制 e *D,2>o  
UAI'tRY N_  
4.4.3电光相位调制 )&)tX.  
Ix=(f0|  
4.5激光偏转技术 4|eI_u{_  
), VF]  
4.5.1机械偏转 "x_G6JE4tv  
11fV|b%  
4.5.2电光偏转 pF~aR]Q  
&;vMJ   
4.5.3声光偏转 YO@~y *,  
'2<N_)43$  
4.6激光调Q技术 sFgsEKs  
sC :.}6  
4.6.1激光谐振腔的品质因数Q $9Xn.,W  
h2+"e# _  
4.6.2调Q原理 %|2x7@&s  
rXGaav9  
4.6.3电光调Q FB~IO#E8W  
+f^|Yi  
4.6.4声光调Q kk CoOTe&  
FA%BzU5^  
4.6.5染料调Q RM25]hx  
te>Op 1R  
4.7激光锁模技术 u~N'UD1x  
_*t75e$-  
4.7.1锁模原理 8)f/H&)>8  
m{yq.H[X  
4.7.2主动锁模 S*ie$}ZX  
ub4(g~E  
4.7.3被动锁模 K1- 3!G  
V-dub{K  
思考练习题4 ZtI@$ An  
^NxKA'oWQ  
第5章典型激光器介绍 7zNfq.Ni~  
u$"Ew^C  
5.1固体激光器 A;;OGJ,!\  
ZZeF1y[q  
5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 `7 Nk;  
a{}8030S  
5.1.2固体激光器的泵浦系统 HIlTt  
$cO-+Mr-~  
5.1.3固体激光器的输出特性 .  
TPi{c_ ]  
5.1.4新型固体激光器 [hiV #  
H ;HFen|  
5.2气体激光器 <+<,$jGC-  
#<w2xR]:  
5.2.1氦氖(HeNe)激光器 Gkdxw uRw  
}A<fCm7  
5.2.2二氧化碳激光器 @ `SlOKz!=  
$h1pL>^J  
5.2.3Ar+离子激光器 ~ #P` 7G  
&:=[\Ws R  
5.3染料激光器 )EsFy6K:  
PW*[(VX  
5.3.1染料激光器的激发机理 mGUG  
%cq8%RT  
5.3.2染料激光器的泵浦 1(a+|  
kl5Y{![/&f  
5.3.3染料激光器的调谐 ((fFe8Rn)q  
`{nzw$  
5.4半导体激光器 *,XT;h$'>  
+Jq~39  
5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 U]iZ3^8VT  
Gwfi  
5.4.2PN结和粒子数反转 <TEDs4 C  
3hR3)(+1  
5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 3TT?GgQ  
]Mgxv>zRbs  
5.4.4同质结和异质结半导体激光器 ].x`Fq3  
!4+@b s  
5.5其他激光器 n_t.l<V  
xcXnd"YYE  
5.5.1准分子激光器 k= .pcDX  
N6/;p]|  
5.5.2自由电子激光器 fSm|anuKZe  
f_r4*#&v  
5.5.3化学激光器 X}]g;|~SN  
g;</|Z  
思考练习题5 ~"U^N:I"  
' "o2;J)7  
第6章激光在精密测量中的应用 iaQ3mk#  
>m`<AynJ  
6.1激光干涉测长 !u%XvxJwDb  
!MD uj  
6.1.1干涉测长的基本原理 FmtV[C #  
'X1/tB8*  
6.1.2激光干涉测长系统的组成 [gE2;J0*  
,) 3Eog\-  
6.1.3激光外差干涉测长技术 @t,Y< )U  
KA]5tVQA  
6.1.4激光干涉测长应用举例 _n!W4zwi  
C +S>;1  
6.2激光衍射测量 MVe4[<  
|F?/L>  
6.2.1激光衍射测量原理 .^!uazPE0  
#9@UzfZAwT  
6.2.2激光衍射测量的方法 r[kmgPld  
o<i\1<eI  
6.2.3激光衍射测量的应用  ~&Y%yN^  
9rM6kLD  
6.3激光测距 "I&,':O+  
4*_.m9{  
6.3.1激光脉冲测距 #s|/5[i  
4[f>kY%[  
6.3.2激光相位测距 +dF/$+t  
q `^5<  
6.4激光准直及多自由度测量 {~~'  
{{e+t8J??  
6.4.1激光准直仪 V=5v7Y3( j  
_[u fH*  
6.4.2激光衍射准直仪 Q`[J3-Q*{  
Mp`i@pm+  
6.4.3激光多自由度测量 aX(Y `g)|  
$}Ky6sBnvO  
6.5激光多普勒测速 bWfT-Jewh  
|j~{gfpSE  
6.5.1运动微粒散射光的频率 'n4 iW  
=&v&qn e9  
6.5.2差频法测速 -!pg1w06  
Lsz)\yIPj  
6.5.3激光多普勒测速技术的应用 8/+x1,S%  
q b7ur;  
6.6环形激光测量角度和角加速度 dpI! {'"M  
,L9ioYbp  
6.6.1环形激光精密测角 *WZ?C|6+  
ub=Bz1._  
6.6.2光纤陀螺 QAKA3{-(  
Sv|jR r'  
6.7激光环境计量 n~G-X  
p+O,C{^f  
6.8激光散射板干涉仪 Y8%*S%yO  
_q1E4z  
思考练习题6 8d*W7>rq  
Dro2R_j{  
第7章激光加工技术 =@0/.oSD  
2]f?c%)I  
7.1激光热加工原理 zkmfu~_)  
a;[=b p  
7.2激光表面改性技术 xE%sPWbj  
/U =eB?>  
7.2.1激光淬火技术的原理与应用 +JRPd.B"@  
=hDFpb,mr  
7.2.2激光表面熔凝技术 D0a3%LBS/2  
!w=6>B^  
7.2.3激光熔覆技术 6F4OISy%3  
x^P~+(g  
7.3激光去除材料技术 M|uWSG  
B_#U|10et  
7.3.1激光打孔 Hlye:.$  
w@"l0gm+u[  
7.3.2激光切割 K1*]6x,  
T9=55tpG9  
7.4激光焊接 m(?ZNtBQt  
^TCgSi7k`L  
7.4.1激光热导焊 P gK> Z,  
.|Zt&5osI  
7.4.2激光深熔焊 SByn u  
:^oF0,-qZ  
7.4.3激光复合焊 {3{cU#\QA  
&m J +#vT  
7.5激光快速成型技术 b9gezXAcd  
g<&n V>wF  
7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 s#*T(pY  
E |BE(F;K  
7.5.2激光快速成型技术 6~_ TXy/  
pk,]yi,ZF  
7.5.3激光快速成型技术的重要应用 Hp!c\z;  
mcB8xE  
7.6其他激光加工技术 ]-b`uYb  
H6I]GcZ$  
7.6.1激光清洗技术 7-u['nFJ  
7@*l2edXm+  
7.6.2激光弯曲 |0e7<[  
X|iWnz+^  
思考练习题7 1ehl=WN  
|JD"iP:  
第8章激光在医学中的应用 G$)f5_]7{  
6*]g~)7`Q~  
8.1激光与生物体的相互作用 sWc_,[b  
+>uiI4g  
8.1.1生物体的光学特性 vm y?8E6+  
CMI V"-  
8.1.2激光对生物体的作用 {+V]saYP  
WzwH;!  
8.1.3激光对生物体应用的优点 GV"HkE;  
+4Uxq{.K  
8.2激光在临床治疗中的应用 $V0G[!4  
ZFNn(n  
8.2.1激光临床治疗的种类与现状 ^UEExj f  
2sryhS'(H  
8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 QxaW x  
d}2$J1`  
8.2.3激光在眼科中的应用  ~;#OQ[  
L~PBD?l  
8.2.4激光在泌尿外科中的应用 X?8EPCk  
#2~-I  
8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 x  #Um`  
&=-ZNWNo  
8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 p]-\\o}  
xR`W9Z5  
8.2.7光动力学治疗 [$<\*d/  
+"i|)yUYy}  
8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 i6Kcj  
CC8)yO  
8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 dpPu&m+  
Tt.#O~2:9  
8.3.2激光断层摄影 ;;#_[Zl  
+6$|No  
8.3.3激光显微镜 'Cv>V"X: `  
= @EN]u  
8.4医用激光设备 aA|<W g  
p!OCF]r  
8.4.1医用激光光源 ]#fmih^  
&P@dx=6d  
8.4.2医用激光传播用光纤 'kC,pN{->  
oieJ7\h]m  
8.5激光应用于医学的未来 z3bRV{{YqN  
,_$}>MY;  
8.5.1医用激光新技术 $q iY)RE  
a^ _ _Z3g,  
8.5.2光动力学治疗的前景 NZTG)<  
s6k@WT?"^  
思考练习题8 [@&0@/s*t'  
nsM=n}$5x  
第9章激光在信息技术中的应用 e@ mjh,  
X^td`}F/=V  
9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 RZgklEU  
{#_CzI.0f  
9.1.1半导体激光器 %lbDcEsf9  
@F-InfB8.  
9.1.2光纤激光器 'BiR ,M$mY  
%wDE+&M  
9.1.3光放大器 U{JD\G 8m  
]27  
9.2激光全息三维显示 KmYSYNr@,  
2 lc  
9.2.1全息术的历史回顾 NR6wNz&81  
QCD MRh n  
9.2.2激光全息术的基本原理和分类 aWCZ1F  
n?[JPG2X  
9.2.3白光再现的全息三维显示 tpY]Mz[J  
$5]}]  
9.2.4计算全息图 [B,w\PLub  
UD!-.I]  
9.2.5数字全息术 ){I0  
H:k?#7D(  
9.2.6全息三维显示的优点 [qL{w&R  
C$+z1z.!  
9.2.7全息三维显示的应用 ^xt@  
y v58~w*"  
9.2.8全息三维显示技术的展望 <3)k M&.B  
LJc"T)>$`  
9.3激光存储技术 -`8pahI  
'-l.2IUyT  
9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 1o8C4?T&  
j&Trvw<t  
9.3.2激光光盘存储 L7`=ec<  
[X%Wg:K  
9.3.3激光体全息光存储 QhJuH_f 0  
]wZlJK`K  
9.3.4激光存储技术的新进展 z|$M,?r'  
!0Mx Bem  
9.4激光扫描和激光打印机 +L,V_z  
@"G+kLv0  
9.4.1激光扫描 ]i:_^z)R  
MtD0e@  
9.4.2激光打印机 hjgB[ &U>  
K0usBA  
9.5量子光通信中的激光源 gWu<5Y=C  
KPrH1 [VU  
9.5.1量子光通信 qN"Q3mU^h*  
WqJrDj~  
9.5.2量子态发生器及应用 Z_h-5VU-  
(UB?UJc  
思考练习题9 jf^BEz5  
p>l:^ -N;f  
第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 Q3I^(Ll"L  
t }YT+S  
10.1激光核聚变 N`HiNb [  
/os,s[w  
10.1.1受控核聚变 /U 3Uuk:  
5~[m]   
10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 SaIY-PC  
|JLXgwML  
10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 q|g>;_  
x^7 9s_h5  
10.2激光冷却 %X BMi ~  
dSI<s^n  
10.3激光操纵微粒 ;O7Vl5R  
eBWgAf.k  
10.3.1光捕获 v{X<6^g  
}0Ie Kpu5  
10.3.2微粒操纵 x']Fe7nv  
E 1`TQA  
10.4超越经典衍射极限的分辨率 X`fb\}~R(  
=<%[P9y  
10.4.1解析延拓 !pZ<{|cH  
UDT\Xc  
10.4.2综合孔径傅里叶全息术 aD+4uGN  
\^1S:z  
10.4.3傅里叶叠层算法 ek"U q RY  
iax0V  
10.4.4相干谱复用 {2)).g  
P~M[i9 V  
10.4.5非相干结构光照明成像 ?C`r3  
\(MI DCZ@-  
10.4.6超分辨荧光显微镜 W\2 ']7}e  
tZG l^mA"g  
10.5激光光谱学 MD^,"!A  
\10KIAQ  
10.5.1拉曼光谱 PJ YUD5  
"~mY4WVG  
10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 )Dp0swJ  
M1icj~Jr  
10.5.3频率高分辨的双光子光谱 =4$ErwI_dm  
PthgxB^  
10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 }xry  
pm=m~  
10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 Wu"1M^a  
UM/!dt}DnF  
10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 2EO x],(|  
@,j,GE%  
10.6.1电磁波的正常多普勒效应 Bi2 c5[3  
^ L]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 ]q~bi<E9W  
P{x6e/  
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 58d[>0Xa[g  
B Dp")[l  
10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 inFS99DKx  
Gr4v&Mz:  
10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 ):[}NDmC  
! 1=*"H%t  
思考练习题10 ]}kw'&  
tY>Zy1hlI  
附录A随机变量 $ x:N/mMu`  
wBvVY3VQ^  
A.1概率的定义和随机变量 sopf-g:  
BA2J dU  
A.2分布函数和密度函数 $}Ab R:z  
1BEs> Sm  
A.3推广到两个或多个联合随机变量 J?dLI_{ <  
e=l:!E10  
A.4统计平均 +TyN;e   
~8yh,U  
附录B随机过程 sQJGwZ 7  
|j-ng;  
B.1随机过程的定义和描述 M\/hK2J# #  
`/Rqt+C  
B.2平稳性和遍历性  DR{O.TX  
y%X! l(gQ  
参考文献 d]Y;rqjue  
:EAh%q  
KzP{bK5/  
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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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