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。 2iKteJ@h) @u$NB3 V.8Vy1 $ \Dl MOG 第1章辐射理论概要与激光产生的条件 '=G6$O2 j0"4X 1.1光的波粒二象性 ^PC;fn,I x
[v b i 1.1.1光波 B4HMs$> 7*K 2zu3 1.1.2光子 ,2 xD>+= I] +OYWp 1.2原子的能级和辐射跃迁 l ?b*T#uIk ?*UWg[ 1.2.1原子能级和简并度 qOmL \'8 w^cQL% 1.2.2原子状态的标记 <8~c7kT ' <k3KCt 1.2.3玻尔兹曼分布 TP x`qyW PDH|=meXM 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 8B+C[Q:+' H/*slqL 1.3光的受激辐射 C[{E8Tg/ _s<BXj 1.3.1黑体热辐射 mz x$(u pm9sI4S 1.3.2光和物质的作用 G,+3(C ~233{vh$=> 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 45BpZ~- +t-_FbFh3D 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 NZG
^B/ T+gH38! e 1.4光谱线增宽 #zgO _ H yXIJeo" 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 QxbG-B^)= `c ^ ">L 1.4.2自然增宽 K[?@nl?,z w`< {
1.4.3碰撞增宽 h'GO O( 6uUz ky 1.4.4多普勒增宽 JoG(N k] eVX/<9> 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 #y" LFoJn GBBp1i
1.4.6综合增宽 dEI!r1 ~n YII c@ ) 1.5激光形成的条件 T t Wzjt vqVwo\oEdU 1.5.1介质中光的受激辐射放大 ;jQ^8 S j UZ$vyT 1.5.2光学谐振腔和阈值条件 B@ z ng2[ OaT]2 o 思考练习题1 A|4
3W = (["V( $ 第2章激光器的工作原理 )Pc>+} D *2.h*y'u 2.1光学谐振腔结构与稳定性 hhWy-fP#
X $~T*l0 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 wi%ls8F Gr}NgyT<!D 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 K:VZ#U(_ A42!%>PB 2.1.3稳定图的应用 j,9/eZRZ Nw"?~"bo 2.2速率方程组与粒子数反转 n
_x+xVi% *)?'! 2.2.1三能级系统和四能级系统 " &`>+Yw '6g-]rE[ 2.2.2速率方程组 Y]`o- dV 92C; a5s 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 rf`xY4I\ VV 54$a 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 a3A3mBw o!&+ _BKw 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 0` v-pL0| %h, &N D 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 C CLc,r>) OTAe#]# 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 Zz Q LbCV x TH3g^E 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 K W
ZEi? 3xdJ<Lrq 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 W1LR ,:$ $Xu/P5 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 z
yp3 +| K3WaBcm 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 E jf5M\o k!bJ&} Q(b 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 19 [!9ci _I3v"d 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 8X278^
# B~@Gfb>`' 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 zMO#CZ t l,3,$ 2.5激光器的损耗与阈值条件 p*T[(\8{n L( k`1E 2.5.1激光器的损耗 \Mdi eO* 3zc;_U2 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 yh|+Usa u~JR]T 2.5.3阈值条件 ?<\2}1 ,!PV0(F( 2.5.4对介质能级选取的讨论 E'6/@xM l[%=S! 思考练习题2 bR:hu}YS ,Jn` qvmi 第3章激光器的输出特性 qzO5p=} Y " rODk1 3.1光学谐振腔的衍射理论 W:9l"' ufw[Ei$I: 3.1.1数学预备知识 Y%|dM/a` |b^UPrz)VS 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 %" "h:1/S %q9 "2]
cR 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 CBpwtI >p ,q7FK z{ 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 SkCux &RI;!qn6( 3.2对称共焦腔内外的光场分布 JY;u<xl Q7 d@ +C 3.2.1共焦腔镜面上的场分布 v9KsE2Ei ( plT/0=^t 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 kd]CV7(7 + 660/ e8N 3.3高斯光束的传播特性 t y4R2LnC V\]j^$ 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 M`@AS L:u 0@y`iZ]
1S 3.3.2高斯光束的相位分布 d+ZXi' cD)9EFo 3.3.3高斯光束的远场发散角 bu $u@:q 6 \d]Y#j< 3.3.4高斯光束的高亮度 E $W0HZ' o1*P|.`
3.4稳定球面腔的光束传播特性 D@ !r?E` gX(Xj@=(& 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 T/ eX7p1 #T{)y 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 D`'Cnt/ )`ixT) 3.5其他几种常用的激光光束 X%N !gy ~ F- lO1 3.5.1厄米-高斯光束 #`K {vj H8HVmfM 3.5.2拉盖尔-高斯光束 HD2C^V2@M `_i| \}tl 3.5.3贝塞尔光束 piuM#+Y\'S _g( aO70Zu 3.6激光器的输出功率 /0fHkj/J=B kt\,$.v8 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 y65lbl%Z n E`hR(UL
? 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 X Z3fWcw [ jAv3qMQA 3.7激光器的线宽极限 bhbTloCR 2mMi=pv9 3.8激光光束质量的品质因子M2 ? ~.:C' 0E,QOF{o 3.9模式激光的某些一阶统计性质 {.[EX MX JRZp 'Ln 3.9.1单模激光的一阶统计性质 gu ~R4 @3 zxH<~ 2 3.9.2多模激光的一阶统计性质 4sRg+mMI "USzk7=&. 思考练习题3 R$A%Zh6 4<)*a]\c5M 第4章激光的基本技术 z 0zB &} suW|hh1/Ya 4.1激光器输出的选模 .X"&k O>G J4U_utp 4.1.1激光单纵模的选取 \.p;
4V& i_*. 4.1.2激光单横模的选取 @p}_"BHYWt
B!8X?8D 4.2激光器的稳频 1^V.L+0s] >&R@L KP 4.2.1影响频率稳定的因素 |%fNLUJ ) Ea'jAIFPpO 4.2.2稳频方法概述 GO@<?>K _3wK: T{: 4.2.3兰姆凹陷法稳频 >9i>A: f&$;iE 4.2.4饱和吸收法稳频 &(l.jgqg& \*qradgx$ 4.3激光束的变换 }Qe(6'l_ :hW(2= % 4.3.1高斯光束通过薄 透镜时的变换 G (Hr*T% !F xn1Z, 4.3.2高斯光束的聚焦 N;BuBm5K m_Z(osoE#W 4.3.3高斯光束的准直 &V SZ Z(t O]tQE 4.3.4激光的扩束 ; lrO?sm I.|b:c
xN 4.4激光调制技术 IR: { { ( 2@pEiq3 4.4.1激光调制的基本概念 P$ N5j~* Mqk|H~l5c 4.4.2电光强度调制 * a1q M? "lC>_A
4.4.3电光相位调制 F2_'U' a S?a4 IK 4.5激光偏转技术 9^ N(s7s f}4A ,%:1 4.5.1机械偏转 H.C*IL9 V? ) V2>] 4.5.2电光偏转 u2$.EM/iae 4}cxSl]jf! 4.5.3声光偏转 _s5FYb# $UK m[:7 4.6激光调Q技术 CyHHV ZG#:3d*) 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q 9n_Rk W5g 3fXrwmBT8 4.6.2调Q原理 =5fY3%^b{ Uam %u 4.6.3电光调Q $)PS#ND& )b=vBs`% 4.6.4声光调Q ?MmQ'1 N gi5X ,:[ 4.6.5染料调Q &b*v7c=o (vzYg U, 4.7激光锁模技术 QJiH^KY6 #2:?N8vz* 4.7.1锁模原理 <|X+T, -r_\=<( 4.7.2主动锁模 qp#Euq6 hu"-dT;4] 4.7.3被动锁模 C"0
VOb n_LK8 思考练习题4 G?\eO&QG{" +t& ) Z 第5章典型激光器介绍 qvGm JN0 9,\AAISi 5.1固体激光器
t] ]Ig |JWYsqJ0U 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 )dEcKH<# 0c!^=( 5.1.2固体激光器的泵浦系统 a j
.7t =^ 4^nHq 4_ 5.1.3固体激光器的输出特性 Iw(
wT_ 9kqR-T|Q 5.1.4新型固体激光器 oTXIs4+G h gE :2@ 5.2气体激光器 P ec Zuv SK@ p0: 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 {YrA [ 9 8f)pf$v` 5.2.2二氧化碳激光器 H _x} - |S@ 5.2.3Ar＋离子激光器 T@ #?{eA [P ;fv 5.3染料激光器 }0@@_Y]CC u(f;4` 5.3.1染料激光器的激发机理 QXL .4r% P 0hr=/h4 5.3.2染料激光器的泵浦 n4 N6]W\5 ]>k8v6*= 5.3.3染料激光器的调谐 Q!=`|X|: bT
T> 5.4半导体激光器 Xppb|$qp4H ev+H{5W8 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 )Td{}vbIh I!1+#0SG 5.4.2PN结和粒子数反转 8No'8(dPX ~Jw84U {$ 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 Pw7uxN` ;YMg 4Cs 5.4.4同质结和异质结 半导体激光器 wS&D-!8v :(yu t 5.5其他激光器 iPWr- ru`U/6 n 5.5.1准分子激光器 VGxab;#,:3 F!/-2u5gF 5.5.2自由电子激光器 (0`w.n YPY,g R 5.5.3化学激光器 /0fsn_ R F'nwzM3 思考练习题5 -J#RGB{7 l;R8"L:,p\ 第6章激光在精密测量中的应用 fB,eeT1v?h !io1~GpKS 6.1激光干涉测长 94t`&jZ&|u / 7p(%vr 6.1.1干涉测长的基本原理 <&#]|HGc
kz6fU\U 6.1.2激光干涉测长系统的组成 x FM^-`7 p>3QW3< 6.1.3激光外差干涉测长技术 AcXVf k z Yl"CIgt 6.1.4激光干涉测长应用举例 g"Ueo'd* W ;+()vC 6.2激光衍射测量 8JF<SQ wpi$-i` 6.2.1激光衍射测量原理 _FcTY5."S (3! 6nQj-t 6.2.2激光衍射测量的方法 |_7k*:#q: ,RY;dX-# 6.2.3激光衍射测量的应用 .\ya 3^fwDt} 6.3激光测距 pYr+n9)^ PE/uB,Wl 6.3.1激光脉冲测距 JXq!v:w6 ) )FLM^dj 6.3.2激光相位测距 IO=$+c -Eq[ J k 6.4激光准直及多自由度测量 0rI/ $ 6vps`k$,~ 6.4.1激光准直仪 2e-bt@0t wQd8/&mmk 6.4.2激光衍射准直仪 6oZHSjC* mv~?1aIKD 6.4.3激光多自由度测量 j&Xx{ 4v %0/qb0N& 6.5激光多普勒测速 T{m) = (q %eIaH!x: 6.5.1运动微粒散射光的频率 TBO g.y] = _ N[mR^ 6.5.2差频法测速 BKb#\(95* j3N d4# 6.5.3激光多普勒测速技术的应用 pnz: <V"Y( i4h`jFS 6.6环形激光测量角度和角加速度 "p|.[d |j9aTv[` 6.6.1环形激光精密测角 W cY_w`*L 8-k`"QI= 6.6.2光纤陀螺 -@`Ah|m@} V.qH&FJ=l 6.7激光环境计量 aT}Hc5L,b Cc%{e9e* 6.8激光散射板干涉仪 @n.n[zb\| 9\WtcL x 思考练习题6 gC iM\ Qx |o9`h 9i 第7章激光加工技术 [+R_3'aK qhcx\eD:? 7.1激光热加工原理 G/(,,T}eG 'xG J; pY 7.2激光表面改性技术 D|m3. si %, HUn` 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 T`U p%5Dk srAWet 7.2.2激光表面熔凝技术 H&p : _& 9P&Zf4 7.2.3激光熔覆技术 YG:^gi Y~{<Hs 7.3激光去除材料技术 ~xsJML &p_ iAMn:9 7.3.1激光打孔 \ ~+b & qGMU>J.;c 7.3.2激光切割 $%"hhju ob2_=hQnC 7.4激光焊接 Y%0rji {J,"iJKop 7.4.1激光热导焊 (GpP=lSSeY 0#8, (6 7.4.2激光深熔焊 a)=|{ QR>W m;{HlDez 7.4.3激光复合焊 r nr-wUW@ p 3mZw lO 7.5激光快速成型技术 \7*|u %W7%] Z@j 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 #V]8 FW ,VEE<* 'X 7.5.2激光快速成型技术 ~?fl8RF\ h4 9q(085V 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 w@Q~a x/ A- Abj' 7.6其他激光加工技术 LA lX |b Et(H6O 8 7.6.1激光清洗技术 ^AJ
2Y_}v &g23tT#P? 7.6.2激光弯曲 * C+[I 6|f8DX%3V 思考练习题7 8,[ *BgeX
q. Jx|x 第8章激光在医学中的应用 ftPhE)i LA59O@r 8.1激光与生物体的相互作用 YlG#sBzl aZ\Z7( 8.1.1生物体的 光学特性 %5KK#w " id :
^| 8.1.2激光对生物体的作用 cl&?'`
)
=A'JIssk 8.1.3激光对生物体应用的优点 XP% _|Q2X /|U bYe, 8.2激光在临床治疗中的应用 <bg6k . s A nk_;jo 8.2.1激光临床治疗的种类与现状 hrzxc4,W !A%
vR\ 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 >.od(Fh{l| bf2n%- &9g 8.2.3激光在眼科中的应用 ~' 0n
]Fw z(^dwMw} 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 Y:m8UnT >d ]-X] 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 Vraz}JV Ps\4k#aOv 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 !.O[@A\.- 7]5~ml3: 8.2.7光动力学治疗 @g;D A)!( _4SZ9yu 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 PX&}g-M9 L?0IUGY 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 2h*aWBLk 9IG<9uj 8.3.2激光断层摄影 h;r^9g VZ`Yb Y 8.3.3激光显微镜 mr#.uhd.z
f B]2"( 8.4医用激光设备 !- QB>`7$ *9=}f;~ 8.4.1医用激光 光源 <im}R9eJ1 '" &*7)+g* 8.4.2医用激光传播用 光纤 PlA#xnq# ZTfW _0
8.5激光应用于医学的未来 V62lN<M fQ!W)>mi 8.5.1医用激光新技术 u R5h0Fi ,f,+) C$ 8.5.2光动力学治疗的前景 bVN?7D( w;AbJCv2 思考练习题8 f]?&R c2C D5bi)@G7z 第9章激光在信息技术中的应用 55<!H-zt CA&VnO{r 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 `H *mQERb @RuMo"j s 9.1.1半导体激光器 3%o}3.P,:@ knV*,
9.1.2光纤激光器 Ic!x y \?8q&o1=] 9.1.3光放大器
t Iod=a) ^
. A 9.2激光全息三维显示 oPbzi B8 ~/aCzx~ 9.2.1全息术的历史回顾 KY%qzq,n #{?RE?nD 9.2.2激光全息术的基本原理和分类 0Db=/sJ> wEI?
9 9.2.3白光再现的全息三维显示 FdEUZ[IT`{ O6b+eS 9.2.4计算全息图 W}zq 9|p c0&! S-4M 9.2.5数字全息术 LXrk5>9 8$iHd 9.2.6全息三维显示的优点 t *Z5 { 152s<lu1Z 9.2.7全息三维显示的应用 J[S!<\_! /FPO'} 6i 9.2.8全息三维显示技术的展望 ".( G,T W !S GRK01 9.3激光存储技术 PG Y x] r v6L]3O1 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 PX/^* ' T7 3V 9.3.2激光光盘存储 yqtHlz% U y)pEE u 9.3.3激光体全息光存储 <KCyXU* uXUuA/O5- 9.3.4激光存储技术的新进展 w6Mv%ZO_ G6x 'Myg I 9.4激光扫描和激光打印机 (./Iq#@S )g3c-W= 9.4.1激光扫描 P ( Y\l s+&0Z3+ 9.4.2激光打印机 Hm|N { @"^7ASd% 9.5量子光通信中的激光源 Y;g\ @j F1M:"-bda 9.5.1量子光通信 l4i klg3 U^)`_\/;? 9.5.2量子态发生器及应用 :+
1Wmg [[';Hi^ 思考练习题9 UYW'pV Au (o Ks< 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 H}CmSo8& "}-S%v`)z 10.1激光核聚变 2<w vO 9 AqaM i 10.1.1受控核聚变 3QdCu<eBZ Q+QD , 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 1O,8=,K2a Rs"G8Q9Q 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 ZY t < O })J}7@VPO 10.2激光冷却 HN5,MD[ uNw9g<g:V[ 10.3激光操纵微粒 +. |RH /?z3*x 10.3.1光捕获 `(I$_RSE") Y"m(hs $ 10.3.2微粒操纵 x_C0=Q|K3 )24M?R@r 10.4超越经典衍射极限的分辨率 8`]yp7 ueS vr2PCG[ ~ 10.4.1解析延拓 ?*7Mn` )DlKeiK 10.4.2综合孔径傅里叶全息术 \ptjnwC^O DrxQ(y o} 10.4.3傅里叶叠层算法 M1*bT@ 6 z%lJWvaA7 10.4.4相干谱复用 8B( v6(h N0NFgW ; 10.4.5非相干结构光 照明成像 WNQ<XB qAw l5K O_"hy 10.4.6超分辨荧光显微镜 G\V*j$}! ' ShK7j$ 10.5激光光谱学 :rjfAe=s yq^Ma 10.5.1拉曼光谱
R*S:/s _)~VKA]"" 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 Y}<%~z#.4 8gt&*;'}*D 10.5.3频率高分辨的双光子光谱 %yk_(3a JAXD\StC 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 uxh>r2Xr= ReA-. j_2@ 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 Aq3\Q>klH) "VU/Ucb7 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 ~(GN Y5 QgQ$> 10.6.1电磁波的正常多普勒效应 UEfY'%x "h7Dye 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 4i+%~X@p d2-oy5cEB 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 n 5 ^57[( qc\D=3 #Yp 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 uI%7jA~@ CXyb8z4/+ 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 eR6vO5to K{"hf:k 思考练习题10 n+YUG fBv:
TC% 附录A随机变量 RgQs`aI mdEl
CC0 A.1概率的定义和随机变量 ^w<a S
w uLPB l~Y
A.2分布函数和密度函数 Fkq^2o
] cF8 X A.3推广到两个或多个联合随机变量 ,u)jZ7 $AE5n >ZD$ A.4统计平均 1+XM1(|c` 0 _MtmmL. 附录B随机过程 e"NP]_vh, ]t` SCso o B.1随机过程的定义和描述 $gD8[NAIx= VO=Ibu&X B.2平稳性和遍历性 dl6U]v= V %D1Q}X 参考文献 n \JI7A} v}d)uPl} ;  83gWA>Odh [A"=!e$< （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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