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。 XY'8oU`]{ uxU -N 5 qfvHQ ~M ~o^| >] 第1章辐射理论概要与激光产生的条件 fAULuF hI86WP9* 1.1光的波粒二象性 ;pW8a? nd8<*ru$ 1.1.1光波 1z6aMd6. KNAvLcg 1.1.2光子 N 3L$"g5^ @ ar%` +_ 1.2原子的能级和辐射跃迁 f1_; da a|u#w~ 1.2.1原子能级和简并度 &IUA[{o~e EE 1D>I 1.2.2原子状态的标记 $?PI>9g! gt}Atr6>_ 1.2.3玻尔兹曼分布 SF:98#pg $k\bP9
1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 1YV1 Xnn, L[2qCxB'^ 1.3光的受激辐射 !
*sXLlS 4P3RRS 1.3.1黑体热辐射 / 3N2?zS{ k _V+;&: % 1.3.2光和物质的作用 vMp=\U-~^ caQ1SV^{9 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 plWNuEW ,/+Mp 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 7#E/Q~]'6 4@0 aN6Os 1.4光谱线增宽 W/2y; @
BjH|E@z 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 S5hc@^|0Z 7T) y"PZ 1.4.2自然增宽 n{4 iW_/D o!BCR: 1.4.3碰撞增宽 fxcE1=a X
<xM ' 1.4.4多普勒增宽 8`*5[ L~~/ 1- p#}V X 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 #a}w&O"; -K GJr 1.4.6综合增宽 M$EF 8 m-O*t$6 1.5激光形成的条件 t` J T PL = v,NB 1.5.1介质中光的受激辐射放大 ^ `yhN bD vGFSAH 1.5.2光学谐振腔和阈值条件 U^7h w(}me ~},H+A!? 思考练习题1 AJ/Hw>>$?m %_E5B6xi{ 第2章激光器的工作原理 pA .orx ^N<aHFF 2.1光学谐振腔结构与稳定性 [s^p P2 e W8cI)wU 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 .$-;`&0cZ 9mD dX 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 @M\JzV4 A[ F4\:9ws 2.1.3稳定图的应用 aZ~e;}w.Zq )2). kL> 2.2速率方程组与粒子数反转 LkJq Bg TYuP
EVEXZ 2.2.1三能级系统和四能级系统 HCOsV Tl, PNAvT$0LaZ 2.2.2速率方程组 [Z/P[370 esSj
3E 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 15 {^waR6 s&ox%L 4 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 v>K |h H Tr;.%/4Q 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 dwB#k$VIOw '~ b 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 x} a?B wrJQkven- 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 ruagJS)+ vh O h3 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 ?5" >5 0 eJqx,W5MK] 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 3\ajnd| < tTNtBb 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 [5xm>Y &} ;L87
%P(. 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 `GqF/ ?i |u`YT;`!"- 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数
[ uqr FsUH/Y
y 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 '(r?($s h(q4
B~ 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 ;,Vdj[W$> f|~'(~Sr 2.5激光器的损耗与阈值条件 d3E N0e+^ j \KOKvY) 2.5.1激光器的损耗 hlyh8=Z6o GX19GI@k 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 3 a(SmM: t# M[w|5? 2.5.3阈值条件 MV<)qa T :D}?H@(69 2.5.4对介质能级选取的讨论 7]u_ ;xTMOuI* 思考练习题2 b7xOm"X,N b?=r%D->w 第3章激光器的输出特性 d<?Zaeh e\ "c~``i\G 3.1光学谐振腔的衍射理论 \zcSfNE LkeYzQH/l 3.1.1数学预备知识 $igMk'%Nmb im>/$!&OyI 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 Wsd_RT }ww &VjPdu57 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 !K_<7iExI\ +:#g6(P] 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 n>^9+Rx|i 1\-lAk!
3.2对称共焦腔内外的光场分布 #@Tm5z P[`>*C\9c 3.2.1共焦腔镜面上的场分布 \py&v5J)s! x6T$HN/2 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 ViOXmK" kVW rZ>McK 3.3高斯光束的传播特性 31g1zdT! VKXB)-'L 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 k?pNmKVJM V[44a N 3.3.2高斯光束的相位分布 z,qNuv "W D S|x*w'I 3.3.3高斯光束的远场发散角 8/"uS ;yP An s J3C 3.3.4高斯光束的高亮度 y}Qq S/ 50S*_4R 3.4稳定球面腔的光束传播特性 ,=ju^_^sA 6jal5<H 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 Q Na*Y@i `E P-Qlm 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 A?ESjMy(R 1{xkAy0 3.5其他几种常用的激光光束 &@&^k$du8q GO#eI]>/r 3.5.1厄米-高斯光束 8r.MODZG/ CZv^,O(M?2 3.5.2拉盖尔-高斯光束 2JHF*zvO- TTxSl p2=; 3.5.3贝塞尔光束 /{ 8 .Jcx$ v<} $d.&* 3.6激光器的输出功率 Q!fk|D+j )/v`k>E 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 d D^?%,a ,(yaW d6 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 e $5s],,n xUs1-O1i 3.7激光器的线宽极限 KC\W6|NtGj ~r]$(V n
3.8激光光束质量的品质因子M2 1N8YD .3 \cAifU 3.9模式激光的某些一阶统计性质 ^6 ,}*@ JZNvuP D 3.9.1单模激光的一阶统计性质 .O4=[wE!U Ac,bf 8C 3.9.2多模激光的一阶统计性质 oA
]F`N= YH[HJ#:7r 思考练习题3 b@1";+(27 P$A'WEO' 第4章激光的基本技术 0[O lJMVf 6<Z k%[7t 4.1激光器输出的选模 Eid~4a "8yD qm 4.1.1激光单纵模的选取 52Q~` t7F s[/) v: 4.1.2激光单横模的选取 %aJ8wYj*
|fWR[\NU 4.2激光器的稳频 m3b?f B =$%_asQJ 4.2.1影响频率稳定的因素 Q"{Q]IT r %oXO]X 4.2.2稳频方法概述 771r(X?Fa '~Gk{'Nx" 4.2.3兰姆凹陷法稳频 w3oe.hWP3N 1\Vp[^#Vx 4.2.4饱和吸收法稳频 0bMbM^xV6 yCye3 z. 4.3激光束的变换
Zv1/J}+ BO=j*.YKy 4.3.1高斯光束通过薄 透镜时的变换 8J#T P7; T ;JA.=I 4.3.2高斯光束的聚焦 ZGWZ2> k wo!;Bxo
N 4.3.3高斯光束的准直 d[Rs u*H
V 4.3.4激光的扩束 c:z<8#A} *}`D2_uP 4.4激光调制技术 QW"BGg~6c J|I& { 4.4.1激光调制的基本概念 $P~Tt 4068 umj5M 5oe3 4.4.2电光强度调制 h7W<$ \P #_OrS/H 4.4.3电光相位调制 cY \"{o"C yE),GJ-m\< 4.5激光偏转技术 O 0#9D'{ 3P2L phW 4.5.1机械偏转
HvVS<Ke })@LvY K 4.5.2电光偏转 cn !Y7LVr L%O(
I 4.5.3声光偏转 p^QB^HEV )OcG$H NK 4.6激光调Q技术 ` ]:&h' v/lQ5R1 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q (|<.7K N u~a@:D/F{G 4.6.2调Q原理 g{06 d~Y 9gokTFoN 4.6.3电光调Q Arb-,[kwN Fs EPM"&?h 4.6.4声光调Q Syj7K*,%bZ K Z)p\p<1 4.6.5染料调Q K2R[u#Q x,SzZ)l-9 4.7激光锁模技术 L> EC^2\ ~'l.g^p bv 4.7.1锁模原理 -=D6[DjU< HJu;4O($ 4.7.2主动锁模 C|A: ^6d3= h
.$3 jNU 4.7.3被动锁模 K+_ $
WT_ f}>S"fFI 思考练习题4 kdry a [8QE}TFic 第5章典型激光器介绍 jF BnP,WQ ,HQaS9vBQ 5.1固体激光器 Mz sDDP+h & N! ;d
E 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 b 64~Y|8 2x7%6' 5.1.2固体激光器的泵浦系统 ` cgS yRD] h[O!kwE 5.1.3固体激光器的输出特性 SrVJ Q~ :> _ % HyXd 5.1.4新型固体激光器 CL$ mK5u `)W}4itm
5.2气体激光器 Dab1^H!KT 8HyK;+ZkVd 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 EI29; [=Yfdh
M8S 5.2.2二氧化碳激光器 x-_!I>l& Nz&J&\X)tD 5.2.3Ar＋离子激光器 7QlA/iKqK sc!
e$@U 5.3染料激光器 e_BOzN~c <eq 93 5.3.1染料激光器的激发机理 IYy2EK[s f&S,l3H< 5.3.2染料激光器的泵浦 W1s4[rL!Ht ^xGdRa U# 5.3.3染料激光器的调谐 ;Vad| - &OiJJl[9 5.4半导体激光器 '%>$\Lv B%L0g.D " 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 0 FHX =B(zW .Gf 5.4.2PN结和粒子数反转 b7/1 ] y p=2nU"o 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 GJA3 ^zv2 8Wq > 5.4.4同质结和异质结 半导体激光器 (l.`g@(L pt;kN& A^ 5.5其他激光器 @^vVou_ V l!Z|}z 5.5.1准分子激光器 uE>2 *u\ RkN a;j)t 5.5.2自由电子激光器 <8Qa"<4f; $b#"Rv 5.5.3化学激光器 ".qh]RVjV =S-'*F 思考练习题5 MS6^= [" '$M=H. 第6章激光在精密测量中的应用 ~PUz/^^
s m&OzT~?_>N 6.1激光干涉测长 DB yRP-TH
Y>+\:O
6.1.1干涉测长的基本原理 )#r]x1[Kn ,c6 ID|\ 6.1.2激光干涉测长系统的组成 }0T1* .Cz aIk%$M at 6.1.3激光外差干涉测长技术 laqW
{sX^5 +EcN[-~ 6.1.4激光干涉测长应用举例 (i7]N[ R tn.cS d 6.2激光衍射测量 MOyQ 4<_ Jjz:-Uqq2 6.2.1激光衍射测量原理 77OH.E|$ { vA q08 6.2.2激光衍射测量的方法 ab tAkf =%|S$J 6.2.3激光衍射测量的应用 NrTQ}_3) "!gd)^<e 6.3激光测距 C} +w< K.] *:fd 6.3.1激光脉冲测距 @3{'!#/ jGE Ul=W
6.3.2激光相位测距 Y*0%l q({H lC.Yu$O5 6.4激光准直及多自由度测量 L^)&"6oSa HW{osav9 6.4.1激光准直仪 iy8U rgG;l ;*+jCL 2F 6.4.2激光衍射准直仪 {y'c*NS cp2e,%o 6.4.3激光多自由度测量 u|=_!$8 p ,@_A' 6.5激光多普勒测速 2<y E3:VX 8(D>ws$
6.5.1运动微粒散射光的频率 Rw*l#cr=. 4 _`+ & 6.5.2差频法测速 ycRy! 0l _I~ W!8&w> 6.5.3激光多普勒测速技术的应用 ]E88zWDY` [z`U 9J 6.6环形激光测量角度和角加速度 U=p,drF,A ./)A6O*# 6.6.1环形激光精密测角 ;&P%A<[` /_?Ly$>' 6.6.2光纤陀螺 bQb> S<PT wCvtw[6 6.7激光环境计量 +BM (0M+ ;58l _ue 6.8激光散射板干涉仪 d> `9!) Ip(
IGR" 思考练习题6 2Q )"~3 91r#lDR 第7章激光加工技术 L\5j"]
}` Tl %#N" 7.1激光热加工原理 Zy T9y $Dd IY} 7.2激光表面改性技术 "o`N6@[w^ ;_ ,= 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 rcPP-+XW ]0zXpMNI 7.2.2激光表面熔凝技术 %s%v|HDs &
p"ks8" 7.2.3激光熔覆技术 2r" -X //\ORJd 7.3激光去除材料技术 EMmNlj6 *n N;!*J 7.3.1激光打孔 I7nt <l! 0Oc' .E9 7.3.2激光切割 ;-lk#D?n9 ATv.3cy 7.4激光焊接 ngcXS2S_ _LFZ 0 7.4.1激光热导焊 ,g#=pdX; Z [yQKy 7.4.2激光深熔焊 "6lf~%R" q[nX<tO 7.4.3激光复合焊 C+cSy'VIK! r
Ka 7[/ 7.5激光快速成型技术 ce/ Rzid >0=` 3X|Y7 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 }L{en S gHLs 7.5.2激光快速成型技术 9Y- Sqk+ Z T Wbe 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 n@mWB UM ^TJn&k 7.6其他激光加工技术 #qGfo) Bl 2y~fCA 7.6.1激光清洗技术 x^qmYX$'1b "~9 !o" 7.6.2激光弯曲 ((\s4- =2BGS\$# 思考练习题7 D:e9609 0
ML=] 第8章激光在医学中的应用 scCO iK) Ka&[
Oz<w 8.1激光与生物体的相互作用 n|I y E9;c d$}K 8.1.1生物体的 光学特性 5*xk8* V{p*N* 8.1.2激光对生物体的作用 4*g`! ~) fmXA;^% 8.1.3激光对生物体应用的优点 5vj;lJKcd` "G EJ9_a[ 8.2激光在临床治疗中的应用 M2(+}gv;7p 3XYCtp8 8.2.1激光临床治疗的种类与现状
`@b+'L ZWQrG'$?o8 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 f ."bq43( 7c1xB.g
8.2.3激光在眼科中的应用 V~t q
_ !5wm9I!5^ 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 K4YpE}]u 2--" @@ 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 a ?/GEfd ?~$0;5)QC 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 '3O@Nxof4 3,+)3,N 8.2.7光动力学治疗 qv y~b ! Low%rP 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 (|I:d!>:U \/g .`Pe 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 &u( eu'Q3 Q3vC^}Dmr 8.3.2激光断层摄影 <[ />M +!6aB |- 8.3.3激光显微镜 [x
?38 N@lTn}U 8.4医用激光设备 ?F1NZA[%t y Q-&+16^ 8.4.1医用激光 光源 Mo\LFxx>4{ wWv")dk3i 8.4.2医用激光传播用 光纤 R5c
Ya o?$kcI4 8.5激光应用于医学的未来 jFY6}WY)}7 (lq7 ct 8.5.1医用激光新技术 r63_|~JVB< '^)Ve:K-. 8.5.2光动力学治疗的前景 HgPRz C YhYcqE 8 思考练习题8 1OJD!juL$ Fk@A;22N 第9章激光在信息技术中的应用 +b"RZ:tKp +e?mKLw1 4 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 d0$ dQg aG.j0`)% 9.1.1半导体激光器 U]tbV<m % 2`hc 0
I E 9.1.2光纤激光器 ++d(}^C; g+;)?N*j 9.1.3光放大器 7\m.xWX e / fC@T 9.2激光全息三维显示 ?muI 8b z/6/ 9.2.1全息术的历史回顾 P PSf8-MLW X~ |P 9.2.2激光全息术的基本原理和分类 v- M3/* eSo/1D 9.2.3白光再现的全息三维显示 ~CiVLS H= 6REv( E] 9.2.4计算全息图 F4'g}y OLd }1E'a>^| 9.2.5数字全息术 g"v g
{Q `##qf@ M
9.2.6全息三维显示的优点 ^HYmi\` /z:pid,_0 9.2.7全息三维显示的应用 Q;{[U!\ : ],CJSA!5F 9.2.8全息三维显示技术的展望 ;AMbo`YK[ eAKK uML 9.3激光存储技术 d\C x(L b[
{* S8n09v 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 $MD|YW5 1-[~ } 9.3.2激光光盘存储 t
I}@1 09z%y[z 9.3.3激光体全息光存储 *)0bifw$ & td!WgL,m 9.3.4激光存储技术的新进展 q] g'rO' }% (e`[?1 9.4激光扫描和激光打印机 3 ]xe7F'` NX7(;02 9.4.1激光扫描 fDy Fkhc &2IrST{d:V 9.4.2激光打印机 P'f0KZL; b<,Z^Z_ 9.5量子光通信中的激光源 tYV%izE :Awnj!KNCc 9.5.1量子光通信 XQL"D)fw s`"o-w\$> 9.5.2量子态发生器及应用 C"l_78 hz#S b~g 思考练习题9 @y:mj \J9 6&/H
XqP 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 BDoL)}bRE |O0=Q,<m 10.1激光核聚变 xb J@ z { 7tWt3 10.1.1受控核聚变 F x#0
:p 0l-m:6 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 V_Z ~$ oFt]q
=EU 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 ]jo^P5\h> \2cbZQx 10.2激光冷却 7oY}=281 2q}M1-^ 10.3激光操纵微粒 Cb}hE
ro g7*c wu 10.3.1光捕获 v_Om3i9$E tln*Baq 10.3.2微粒操纵 .5=Qf vi* ERxA79
10.4超越经典衍射极限的分辨率 jU')8m[ jR~2mf!h*e 10.4.1解析延拓 (ov=D7>t0 M7Ej#Y 10.4.2综合孔径傅里叶全息术 nLK%5C 5G.A\`u% 10.4.3傅里叶叠层算法 ,EP s>#d $47cKit|k: 10.4.4相干谱复用 x17cMfCH% `>:ozN#)\ 10.4.5非相干结构光 照明成像 BNU]NcA#*, 4u5^I;4pL 10.4.6超分辨荧光显微镜 l:NEK` >i 9/Q_Jv-Q 10.5激光光谱学 S0. u@d`$]/>F 10.5.1拉曼光谱 p)}iUU2N `_{'qqRhe 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 AHsp :0Ma# G =4Da~<ij 10.5.3频率高分辨的双光子光谱 ?>47!):-* rAqg<fR* 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 Bvx%|:R 1M&n=s
_ 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 i9}n\r0=c d R2#n 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 .S/W_R yC. ve;lG 10.6.1电磁波的正常多普勒效应 @W3f KF9*R ;6 aTt2BQ 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 z,XM|-"#<K 9TGjcZ1S' 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 %XGwQB$zk8 =L~,HS(l , 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 * au&ODa }vBk ,ED 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 Zab 5"JR \~ O6S`, 思考练习题10 (mX V5IM k JIKUL f 附录A随机变量 ;zI;oY#.y <rc3&qmd A.1概率的定义和随机变量 pK O\tkMJ u->UV:u A.2分布函数和密度函数 )_!t9gn*wr d #7 z
N A.3推广到两个或多个联合随机变量 GIQ/gM?Pv M@@" -dy A.4统计平均 Pz3jc|Ga \XwXs 5"G 附录B随机过程 *ie#9jA G`E%uyjG$j B.1随机过程的定义和描述 N3E Qq~lX ^!H8"CdC3 B.2平稳性和遍历性 '/
3. .3k 30]?Jz6m 参考文献 u#XNl":x 0hcrQ^BB!b  %t M]|!yw }_}C ^ （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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