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。 '&99?s`u DOz\n|8 S 2qi'g:qe +p8BGNW, 第1章辐射理论概要与激光产生的条件 KI ]wm " v}pdUW 1.1光的波粒二象性 +f0~D(d! _ D{v8q)5r 1.1.1光波 G d+ET u4"SH( 1.1.2光子 +m}Pmi$ zKFp5H1!%+ 1.2原子的能级和辐射跃迁 hCYQGx0 b.O9 ITR 1.2.1原子能级和简并度 gq"k<C0 nJ?^?M'F% 1.2.2原子状态的标记 dJ:MjQG`W N 4K8
u'f^ 1.2.3玻尔兹曼分布 FA90`VOWYU idRD![!UI 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 3K@@D B6 B$?qQ|0:= 1.3光的受激辐射 zNSu K1?Gmue#I 1.3.1黑体热辐射 %g]vxm5? h5 kPn~ 1.3.2光和物质的作用 q EUT90 ]v G{kAnH 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 "Dy'Kd%,%/ Q>q FM9Z 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 _)$PKOzbb ]=73-ywn] 1.4光谱线增宽 +]:2\TTGI WqrgRpM{ 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 z Vv04_: v=I| O% 1.4.2自然增宽 %OcGdbs Hqz?E@bc@ 1.4.3碰撞增宽 *pzq.# [O
", 1.4.4多普勒增宽 Dbx~n#n G >cL{Ya}Rz 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 w' 7R4 lo&# (L+2 1.4.6综合增宽 W</n=D<,I |r RG=tG_' 1.5激光形成的条件 T:asm1BC[ \n rP$ 1.5.1介质中光的受激辐射放大 c:M$m3Cs? IO.<q,pP!_ 1.5.2光学谐振腔和阈值条件 9=dkx^q RAs0]K 思考练习题1 sTHq&(hLUG %bb~Y" 第2章激光器的工作原理 Ix DWJ#k ^ons:$0h 2.1光学谐振腔结构与稳定性 CPazEe1S |-2}j 2' 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 s]B"qF A T&"i _no* 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 ZC^C \[wCp*;1} 2.1.3稳定图的应用 HO|-@yOF^ )E7 FA| 2.2速率方程组与粒子数反转 cJ}QXuuUv %NHYW\sKX 2.2.1三能级系统和四能级系统 u>T76,8|\ # $'"cfRxc 2.2.2速率方程组 GtI6[ :1t U!q[e`B 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 S9Y[4*// ,i`h
x,
Rg 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 eTE2J~\ y)J(K*x/$ 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 ] Nk!4" O jnJV 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 3=4SGt5m %EbiMo ]3B 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 h%#_~IA:| 8LM #WIm? 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 CSn<]%GL j=sBq.S 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 @6xGJ,s ')PVGV(D+ 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 (7q^FtjA# ML!9:vz 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 :
1)}Epo, M?6;|-HH 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 sB*o)8 x6yW:tUG5 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 . 5hp0L} Wpm9`K 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 >2- F2E , A]y*so!)> 2.5激光器的损耗与阈值条件 0o/B{|rv j]> u Zalr 2.5.1激光器的损耗 hH4o;0rqJ CI^|k/ 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 ,?b7 8_,2 -Ds|qzrN% 2.5.3阈值条件 ;~tsF.= IKm&xzV- 2.5.4对介质能级选取的讨论 Yw"P)Zp ckwF|:e 7* 思考练习题2 ?n*fy Gp1EJ2d8 第3章激光器的输出特性 Zq?_dIX
% .ewZV9P)t 3.1光学谐振腔的衍射理论 IRB& j%LA V/H@vKN2 3.1.1数学预备知识 " a( 1s} , $N \+,? 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 G' Hh {_: 5~xeO@%I 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 bXl8v PNmF}" 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 6&],WGz kMS5h~D[ 3.2对称共焦腔内外的光场分布 i[=C_+2 <d! 6[,W; 3.2.1共焦腔镜面上的场分布 hAa[[%wPhU 4I ,o&TK 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 =HPu {K$ 5'9.np F) 3.3高斯光束的传播特性 ,8`O7V {W |BJqy/ 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 S Kx e3
h6FgS9H 3.3.2高斯光束的相位分布 33M}>$Z H cs5ix"1A 3.3.3高斯光束的远场发散角 w
a.f![ $h]NXC6J 3.3.4高斯光束的高亮度 !rHx}n{rw I =b'j5c 3.4稳定球面腔的光束传播特性 QZ0R :TY $B ?? Ip?P 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 ?H0m<jO8~ `(T!>QVW+g 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 [D9 :A ylim/`u}6 3.5其他几种常用的激光光束 P' FK k< x~(y "^ph 3.5.1厄米-高斯光束 @Y NGxg~*g kpT>G$s~gy 3.5.2拉盖尔-高斯光束 iE +6UK 4g'}h`kh 3.5.3贝塞尔光束 ] j1
vbk TPqvp|~2 3.6激光器的输出功率 D?J# u;h~f !3?~#e{_ 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 KE#$+,? yjR)Z9t 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 @:IL/o* H\f/n`@,G 3.7激光器的线宽极限 H CuK x {vIT- f 3.8激光光束质量的品质因子M2 .hgH 9$\ *sAOpf@M 3.9模式激光的某些一阶统计性质 vhNohCt s/PhXf\MN 3.9.1单模激光的一阶统计性质 z^9E; %U:C| 3.9.2多模激光的一阶统计性质 M0 L-u L3g9b53\ 思考练习题3 *CT.G'b QX )ZeLaa P 第4章激光的基本技术 $BaK'7=3* fYs?D+U;PF 4.1激光器输出的选模 >Ban? 3{ ?}v}U^ 4.1.1激光单纵模的选取 YVJ+'
A=| .c|9..Cq= 4.1.2激光单横模的选取 ifd}]UMQ h\2}875 4.2激光器的稳频 wU.'_SBfB k|l5 "&K~. 4.2.1影响频率稳定的因素 9G+y.^/ 6 QWQ!Ak 4.2.2稳频方法概述 ^Yqbj L +!G4tA$g 4.2.3兰姆凹陷法稳频 J/=
+r0c s ?5 d 4.2.4饱和吸收法稳频 srhFEmgN7) qZ233pc 4.3激光束的变换 m_( E(_ c'xUJhEL 4.3.1高斯光束通过薄 透镜时的变换 F],TG&>5 s5nB(L*Pjp 4.3.2高斯光束的聚焦 1"M"h_4 gfx oJihE 4.3.3高斯光束的准直 |E?
,xWN -S`TEX
4.3.4激光的扩束 >2 nF"?"= <Ak:8&$O 4.4激光调制技术 &bn*p.=G kGruo5A 4.4.1激光调制的基本概念 9A(n _Rs7? 2NyUmJ42 4.4.2电光强度调制 %;'~%\|dZM Zb}`sk# 4.4.3电光相位调制 f>|9 l ysL0 hwir 4.5激光偏转技术 %bEGv:88s >s44 4.5.1机械偏转 |G>q:]+AV J N-D/s 4.5.2电光偏转 ;g&7*1E y Y'gx| \ 4.5.3声光偏转 mf+K{y,L +}&pVe\t 4.6激光调Q技术 5sG ] 3z+1 hT \p)w 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q _F! :(@} mi*:S%;h 4.6.2调Q原理 )J{.Cx<E =;kRk .qzy 4.6.3电光调Q $_ST:h&C E PQ&?[6 4.6.4声光调Q [O.LUR; 6'S5sR A 4.6.5染料调Q I|GV
:D 6wa<'! 4.7激光锁模技术 pHq{S;R2G s4^[3|Zrr0 4.7.1锁模原理 f<Va<TL6- K!pxDW} 4.7.2主动锁模 FRb&@(; r !"CH5d T 4.7.3被动锁模 C~3@M<X U/}AiCdj @ 思考练习题4 r 0rJ.}! I|Vk., 第5章典型激光器介绍 B7NmET4 iuv tj]/ 5.1固体激光器 9{au leu
R l|4xKBCV] 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 " 8~f 8 /:X&
& 5.1.2固体激光器的泵浦系统 +OV%B . q g) Af 5.1.3固体激光器的输出特性 < P? 3GT/ I^rZgp<'i 5.1.4新型固体激光器 }TXp<E"\ UXcH";*9 b 5.2气体激光器 FCS5@l,'< ymz PJ??! 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 A>rW Go.{E NgDZ4& L 5.2.2二氧化碳激光器 f(w#LuW< /6Jy'"+'0 5.2.3Ar＋离子激光器 eSQzjR* qCxD{-9x{ 5.3染料激光器 8VAYIxRv D-2v>l_ 5.3.1染料激光器的激发机理 yP1Y3Tga= %O4}i@Fe 5.3.2染料激光器的泵浦
01UR @?^LxqAWA 5.3.3染料激光器的调谐 tehI!- >l q|Pt>4c5? 5.4半导体激光器 $jUS[.S_|I jU3 ;jm.) 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 XeIUdg4>R >TQBRA;' 5.4.2PN结和粒子数反转 8R??J>h5\ Ndug9j\2 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 cA (e "N [Q.4] K2 5.4.4同质结和异质结 半导体激光器 TJ%]{%F C&CsI] @g 5.5其他激光器 $ <>EwW yBD2 5.5.1准分子激光器 &xiDG=I# 4 HJZ^bq9| 5.5.2自由电子激光器 5E oWyy ~y-vKCp| 5.5.3化学激光器 yV+ E; Kn!0S<ssR 思考练习题5 /qz "I-a Jq+$ _Uqd 第6章激光在精密测量中的应用 L@k;L eV {FcJha 6.1激光干涉测长 h,WY2Hr 2dd:5L, 6.1.1干涉测长的基本原理 % Dr4~7=7a ,w b|?>Y 6.1.2激光干涉测长系统的组成 Oih 2UrF yzM+28}L<I 6.1.3激光外差干涉测长技术 ]Re ~V{uh 1f pS"_ } 6.1.4激光干涉测长应用举例 mP$G9R x 1x j\O 6.2激光衍射测量 ? m_R U
\#+2; L 6.2.1激光衍射测量原理 }fZ =T4r Pq J* 6.2.2激光衍射测量的方法 3!oQmG_T :@@A 6.2.3激光衍射测量的应用 va/4q+1GfH I\uB"Z{9 6.3激光测距 )Y,?r[4{ `2mbF ^-4 6.3.1激光脉冲测距 xjhAAM %}ApO{ 6.3.2激光相位测距 ]20 "la5 =u3@ Dhw 6.4激光准直及多自由度测量 ]-5jgz" 0i Z9a/v 6.4.1激光准直仪 T;[c<gc/ e9_O /i N 6.4.2激光衍射准直仪 k]/6 /s\ ~j&:)a'^
6.4.3激光多自由度测量 \Af|$9boHz ,fG_'3wb 6.5激光多普勒测速 cV_IG}LJ dK ;\`>8 6.5.1运动微粒散射光的频率 ?5YmE(v7 -^jLU
FC 6.5.2差频法测速 :k )<1ua ?^$4)Y>Kf 6.5.3激光多普勒测速技术的应用 j]l}K*8( !>2\OSp! 6.6环形激光测量角度和角加速度 \;:@=9` pn%|; 6.6.1环形激光精密测角 6p=x gk- q @oc%4~zl 6.6.2光纤陀螺 rD
U6 5j g&F<Uv#mZ 6.7激光环境计量 i`nw"8 3 &nc' 6.8激光散射板干涉仪 qddT9U|8~ 6BN(^y# -X 思考练习题6 n25tr'= p, u<g JUL 第7章激光加工技术 W]}V<S$ pL/.J zB 7.1激光热加工原理 zcWxyLifl0 - QI`npsnV 7.2激光表面改性技术 sAN:C{ I+d(r"N1 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 d<'Yt|zt Mi rBJL 7.2.2激光表面熔凝技术 G{Enh<V d~Ry> 7.2.3激光熔覆技术 ^?]H$e n9/0W%X> 7.3激光去除材料技术 {5IG3' N5Mz=UgB 7.3.1激光打孔 @OY -(cW BI^]juH-c 7.3.2激光切割 5"~^;O )$4 DH:WN 7.4激光焊接 (4f9wrK b-zX3R; 7.4.1激光热导焊 UYrzsUjg& 'I>#0VRr 7.4.2激光深熔焊 4 bzn^ D=s c41] 7.4.3激光复合焊 _";pk _ }~'Wz*Gm 7.5激光快速成型技术 + vSE} .) ;:K 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 T>%ny\?tHW ( #iM0{ 7.5.2激光快速成型技术 U* :'/. SfL`J Ni) 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 .
\0=1P: P}QbxkS 8 7.6其他激光加工技术 X3O$Sd(D 10IPq#Jj 7.6.1激光清洗技术 []!r|R 3 Z|S 7 " , 7.6.2激光弯曲 F/>Pv q] M #&L@fg! 思考练习题7 S)|b%mVwR nnl9I4-O 第8章激光在医学中的应用 -%)
!XB
&it/@8yH 8.1激光与生物体的相互作用 z35Rjhj9 .LR>&N _U 8.1.1生物体的 光学特性 & ) jZ |Q~ AV3 ,4u 8.1.2激光对生物体的作用 K a\b_P& xG/qDc 8.1.3激光对生物体应用的优点 xumv I{ qDd/wR,44 8.2激光在临床治疗中的应用 VVl-cU `3oP^ # 8.2.1激光临床治疗的种类与现状 Bt3=/<.\ lFY8^#@ 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 r!,V_a4n 3*2pacHpE 8.2.3激光在眼科中的应用 U /o}{, $A Pp hQa!F$ 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 r/L]uSN !T . @ 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 K({,]<l5 Lta\AN!c 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 m
kf{_!TK }8#Czo jt 8.2.7光动力学治疗 7'uc;5: 26K ~m@ 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 uZI a-b 9(j!#`O7& 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 ??V["o T :zRboqe(cc 8.3.2激光断层摄影 eCd?.e0@j e*s{/ a?, 8.3.3激光显微镜 BG=_i#V e r$ 'c 8.4医用激光设备 #mYxO BUyA] 8.4.1医用激光 光源 [=+ / U2$T}/@ 8.4.2医用激光传播用 光纤 4 PQWdPv; .vMi <U; 8.5激光应用于医学的未来 ]EQ/*ct ^ BKr0~4A 8.5.1医用激光新技术 nT"z(\i.!J 6< Z9p@6 8.5.2光动力学治疗的前景 jq{ I x >B7OTGw 思考练习题8 ;zDc 0qpw U w" 第9章激光在信息技术中的应用 n TG|Isa Vk-_H)*r 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 K>y+3HN[6 pdSyx>rJ 9.1.1半导体激光器 ^ZG 1 -S @ : 9.1.2光纤激光器 _8
J (;7 6-"&jbvm 9.1.3光放大器 46~ug5gV .U_=LV]C 9.2激光全息三维显示 ^ a:F*<D qv\yQ&pj 9.2.1全息术的历史回顾 `2B+8,{% *Y Ox`z!R 9.2.2激光全息术的基本原理和分类 ?*,q#ZkA9W g 7X>i: 9.2.3白光再现的全息三维显示 2+PIZ6=hN {NR~>=~K- 9.2.4计算全息图 7|rT*-Ia pjFgIG2=9 9.2.5数字全息术 JK 4 @ 7Y /_/t~Y 9.2.6全息三维显示的优点 srL,9)O C D#0}/ 9.2.7全息三维显示的应用 R 9(^CWs bX,Z<BvbF 9.2.8全息三维显示技术的展望 0W> ",2|z RS~oSoAE 9.3激光存储技术 F <(Y ^gG,}GTl 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 ( C&f~U {`VQL 6(i
9.3.2激光光盘存储 N *fN&0 r sC>8[Jatd 9.3.3激光体全息光存储 1Q<a+
l #u_-TWVt 9.3.4激光存储技术的新进展 r_G`#Z_5 F D$ \ EZ 9.4激光扫描和激光打印机 `|R{^Sk1o PyYe>a;. 9.4.1激光扫描 i|*:gH ]P .S5s' 9.4.2激光打印机 y03l_E, Ne%X:h 9.5量子光通信中的激光源 Jy9&=Qh _>s.V`N' 9.5.1量子光通信 D+OkD-8q ZYG"nmNd 9.5.2量子态发生器及应用 FE`J.aw^X Z,*VRuA 思考练习题9 3jeR;N]x % uKD cj 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 @ :} z\qBM "='|c-x 10.1激光核聚变 ZP1EO Z . @.CQB=E 10.1.1受控核聚变 \C#Vh7z"2& E)Dik`Ccl 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 |$ Td-M^) ipsNiFv: 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 46b. = } di"*K*~y 10.2激光冷却 E>&dG:3no #C|iW@ 10.3激光操纵微粒 ;kY=}=9 = &vV$UtV 10.3.1光捕获 * {uu_O xaPTTa 10.3.2微粒操纵 BP` UB -J b
I7Le 10.4超越经典衍射极限的分辨率 Q,scjt[ 9rhz# w 10.4.1解析延拓 d< y
B ~Y !$j'F? 2 > 10.4.2综合孔径傅里叶全息术 Ba"Z^(: h-<+ Pj c 10.4.3傅里叶叠层算法 kM .zX|_ ;(z0r_p<q 10.4.4相干谱复用 &`@K/Nf$9 a}6Wo= 10.4.5非相干结构光 照明成像 m$ ]?Jq 8E D6C"6 10.4.6超分辨荧光显微镜 kc }e},k 1&U U6| X 10.5激光光谱学 'C(YUlT2?P 86[T BX5' 10.5.1拉曼光谱 Jg@PhN<9 dD=dPi# 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 %GJ, &b| ZZ.GpB. 10.5.3频率高分辨的双光子光谱 O `*}N1No[ ^27r-0|l^ 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 nM@S`" 'En 6h" { 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 F;kNc:X`) Nx~8]h1( 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 > xT8[ .QW89e,O3 10.6.1电磁波的正常多普勒效应 z`lDD g^=p)h3 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 W@ #Y/L:${ $cnIsyKWY 10.6.3折射光子晶体棱镜的设计以及负折射性质的实验验证 K"eW.$ QD s]{F# 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 c'[l%4U8[ p;g $D=2 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 Ig~lD>dnr' b3W@{je 思考练习题10 LXr nAt K^EW*6vB8O 附录A随机变量 3s" Rv@ Nw8lg*t" A.1概率的定义和随机变量 Fe}Dnv)}Z FgLV>#)- A.2分布函数和密度函数 }PD? x4 ml\A)8O]j/ A.3推广到两个或多个联合随机变量 J&wrBVv1uk y^?7de} A.4统计平均 h49|x&03 .hXxh)F 附录B随机过程 k68\ _ NUL
}/Pz1,/ B.1随机过程的定义和描述 "1t%J7c_ V^[o{'+ B.2平稳性和遍历性 ,,OO2EgZ` O)n"a\LD 参考文献 IZ/+RO n Pd6 p)zj  o[X 'We; h${+{1](6 （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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