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。 qlxW@| /g9{zR [  S BoF (0< X}=f{/\S 第1章辐射理论概要与激光产生的条件 ~R8yj( A_fU7'B 1.1光的波粒二象性 G7202(w
< [; 2:lbPx 1.1.1光波 %i
" C}kJGi 1.1.2光子 ,q HG1#^ mT>p:G 1.2原子的能级和辐射跃迁 y,>m#6hx# 2&d&$Jg 1.2.1原子能级和简并度 c\'pA^m 6 & zd7t6 1.2.2原子状态的标记 BT1'@qF ? 7EVmF 1.2.3玻尔兹曼分布 `;qZ$HH D6 oby*_w 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 I7_D $a= Mfr#IzNHN 1.3光的受激辐射 *;d)'7 < DnFl *T> 1.3.1黑体热辐射 Os!22 O [Z+,)-ke 1.3.2光和物质的作用 n6Zx0ad? #G=QL(f>/ 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 6V?RES;X 7jbm w<d)9 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 1c"m$)a4 &NQR*Tn 1.4光谱线增宽 v `w?QIB] kw~H%-,] 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 j* `!o/=LI &s;^q 1.4.2自然增宽 jq)| 7_N
Lx{N%;t*E 1.4.3碰撞增宽 `VE&Obp[ cZzZNGY^ts 1.4.4多普勒增宽 z}tp 0~C &RrQ()<as 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 CEq]B:[IC (NC >[ 1.4.6综合增宽 o#) !b:/ PcHFj+: 1.5激光形成的条件 ;_a oM& J-<B*ot+lX 1.5.1介质中光的受激辐射放大 jGhg~-m
f4T0Y["QA 1.5.2光学谐振腔和阈值条件 WG luY>C; uW9M& "C~ 思考练习题1 Kn$1W=B1. "BfmX0&? 第2章激光器的工作原理 aQ:f" 0fL 5)5bt q)[ 2.1光学谐振腔结构与稳定性 U(=9&c@] }C"*ACjF 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 C(HmLEB^ <^_Vl8% 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 f$|v0Xs ,HkhK bQ 2.1.3稳定图的应用 Su$ 1 t cloSJmUlQ 2.2速率方程组与粒子数反转 )V/lRR& N pND/ 2.2.1三能级系统和四能级系统 b N e\ {k `A _8nW) 2.2.2速率方程组 "HfU,$[ XJ~l5} y ] 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 M6*{#Y? $,,>R[; w 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 WTYFtZD[yH ?EQ^n3U$ 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 )B$P#dP)i x0h3jw+6 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 eoe^t: 5& uBq3.+,x* 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 h4\ 6h 'b?.\Bm; 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 c_bVF 'Bz `h9)`* 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 YQ@6innT N[<`6dpE 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 o $`kpr jJ"EGFa8 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 k-pEBh OH +a w>p_\ 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 U%t/wq }j(2Dl 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 :sVHY2x `$sY^EX 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 7 Jx-W| #H6g& )Z_ 2.5激光器的损耗与阈值条件 ?6iatI ! [x<6v}fRn 2.5.1激光器的损耗 s >VEuLY* 7Fi2^DlgX 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 z YG,x*IH uo4$rf7 2.5.3阈值条件 C SL{Q ^[,s_34 V 2.5.4对介质能级选取的讨论
1.0!H.>q ?5yH'9zE 思考练习题2 T6I%FXm} sV ZZp 第3章激光器的输出特性 H
:
T N -[pCP_`)u 3.1光学谐振腔的衍射理论 !-5S8b E! I 3.1.1数学预备知识 SE^b0ZV*x nSxb-Ce 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 5{ FM#@ uPFHlT 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 .b#9q6F-/ PNJe&q0* 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 &=-e`=qJ'6 fNqmTRu 3.2对称共焦腔内外的光场分布 Sc/`=h]T ^V: "zzn& 3.2.1共焦腔镜面上的场分布 /:y2 Up- < 4Q1 2: 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 lkg "'p{ Y%/ YFO2vb 3.3高斯光束的传播特性 *vRI) >wU Jh\: X<q 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 9si}WqAw `.>k)=F& 3.3.2高斯光束的相位分布 z9M.e. 0 F+ zG)G" 3.3.3高斯光束的远场发散角 mLg{6qm(q ;vJ\]T ml 3.3.4高斯光束的高亮度 skI(]BDf 5c]}G.NV 3.4稳定球面腔的光束传播特性 $U>/i@ D U=kx`j> 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 3^\? >C7 PEW4J{(W 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 Vd%v_Ek Ha r~MO?A 3.5其他几种常用的激光光束 zj > aaY ;}/U+ `=D? 3.5.1厄米-高斯光束 VT %
KN`l Dn_"B0$lk 3.5.2拉盖尔-高斯光束 *K(k Kph H|;*_ 3.5.3贝塞尔光束 /mn-+u`K D0 /DI 3.6激光器的输出功率 .hX0c"f]b #ya \Jdx 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 E dn[cH7 T- |9o|~z 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 jg
[H} +Qh[sGDdY 3.7激光器的线宽极限 S \e& ?Y` 4M}|/?<Br 3.8激光光束质量的品质因子M2 <nWKR , u5w&X 8x 3.9模式激光的某些一阶统计性质 .xGo\aD -AjH}A[! 3.9.1单模激光的一阶统计性质 : )#hrFp MA\m[h] 3.9.2多模激光的一阶统计性质 @Od^k# EntF@ln! 思考练习题3 )Hbb&F mC i[ Ps 第4章激光的基本技术 i:o}!RZ> nbI= r+ 4.1激光器输出的选模 jn-QKdqM Hm %g_Mt 4.1.1激光单纵模的选取 HA6G )x K RYcCn 4.1.2激光单横模的选取 \dRzS@l P+<BOG|m 4.2激光器的稳频 (1 CJw: `SV"ElRV 4.2.1影响频率稳定的因素 Q R<`pmB~y q|5Q?t:,r 4.2.2稳频方法概述 v`JF\"}S o`bo#A 4.2.3兰姆凹陷法稳频 .xO
_E1Ku; s/
M7Zl 4.2.4饱和吸收法稳频 zZ%DtxUoU. LVnHt} 4.3激光束的变换 s ]U4 B<q K OjluP 4.3.1高斯光束通过薄 透镜时的变换 6* IpAIh Z@3l%p6V 4.3.2高斯光束的聚焦 [,=d7*b(l E\0X`QeY 4.3.3高斯光束的准直 Sw)i1S9 9)+@0fG) 4.3.4激光的扩束 4q hWm"&CM jM~Bu.7 i6 4.4激光调制技术 AUfS- !X|k"km " 4.4.1激光调制的基本概念 Sk:2+inU wW:7y>z) 4.4.2电光强度调制 '0|o`qoLzA Cq>6rn 4.4.3电光相位调制 fXO_ g mEFw|M{ 4.5激光偏转技术 e+'%!w"B >3 l=*|9 4.5.1机械偏转 \fZiL!E^7 <} ,1Ncl 4.5.2电光偏转 H}Ucrv: _%y4q%# 4.5.3声光偏转 fW?sYC' ['cz;2{:W 4.6激光调Q技术 0VN7/=n| $5AC1g' 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q %_MEfuL - v]Qhf&> 4.6.2调Q原理 G2`${aMS P7:d ly[,q 4.6.3电光调Q _;hf<|c
?CP2AK 4.6.4声光调Q w{!(r pr tK:eGe2 4.6.5染料调Q %@?A_jS ~.^AL}zm_ 4.7激光锁模技术 +dk f cG *6Q|}b[qcD 4.7.1锁模原理 48O~Jx, ;au*V5a% 4.7.2主动锁模 u%3i0BajY %{!R
l@ 4.7.3被动锁模 C!+I>J{4f 1@>$ Gcc 思考练习题4 dRW$T5dac Z^yNLF *&V 第5章典型激光器介绍 \OQkZ.cU; _V2xA88 5.1固体激光器 0
Y>M=| 8w_7O> 9 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 [Wi 1|]X"G :z&7W< 5.1.2固体激光器的泵浦系统 ;f1q LI zF`3 gl. 5.1.3固体激光器的输出特性 r^0F"9eOL Ag9?C* 5.1.4新型固体激光器 > Lft9e s?2$ue&-f 5.2气体激光器 w(9*7p p E5</h"1 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 t$J.+} }I T 2F6)e 5.2.2二氧化碳激光器 %Ip*Kq- )Ry<a$Q3 5.2.3Ar＋离子激光器 d\]Yk ]r aC%&U4OS 5.3染料激光器 r)^vO+3u k V;fD$iW; 5.3.1染料激光器的激发机理 k*?I>%^6#T s58 C2 5.3.2染料激光器的泵浦 t `kui. {pL+2 %`~ 5.3.3染料激光器的调谐 =Lk R!R= aNxAZMg 5.4半导体激光器 58 bCUh#uw GZip\S4Y 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 _oG&OJ@ FAsFjRS 5.4.2PN结和粒子数反转 W,XTF Fv74bC % 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 rG}\Zjn{ ZfrVjUB 5.4.4同质结和异质结 半导体激光器 -fS.9+k0/ n_?tN\M 5.5其他激光器 ! -<p,z ^r6!l. 5.5.1准分子激光器 En{`@JsM TaE~s 5.5.2自由电子激光器 _>+8og/%@ nKa$1RMO 5.5.3化学激光器 V#REjsf,t- ]:>,A@7 思考练习题5 EU7|,>a M(x$xAiD 第6章激光在精密测量中的应用 Lk \P7w{ Ae]sGU|?' 6.1激光干涉测长 L){iA-k;Ec kF(n!2"W 6.1.1干涉测长的基本原理 0:w "M< 80 'k;rH !R 6.1.2激光干涉测长系统的组成 U_x )#,4 BTgG4F/) 6.1.3激光外差干涉测长技术 4}+/F}TbJ5 y!tC20Q 6.1.4激光干涉测长应用举例 Gmwf4>" Ym% xx!9 6.2激光衍射测量 L:XC '3zc|eJt& 6.2.1激光衍射测量原理 #(An6itl svxw^ 0~a 6.2.2激光衍射测量的方法 YIw1 x
}Ad_#q 6.2.3激光衍射测量的应用 PB;eHy 1-lu\"H` 6.3激光测距 %_ !bRo , ]bB9tid 6.3.1激光脉冲测距 rj(T~d4 T5a*z}L5 6.3.2激光相位测距 pe^u$YE hjZKUM G(k 6.4激光准直及多自由度测量 ggJO:$?$L <H bcNE~ 6.4.1激光准直仪 (sh)TBb5 PLK3v4kVM! 6.4.2激光衍射准直仪 ~l)-wNqR4r ;q*e=[_DF 6.4.3激光多自由度测量 @Y1s$,=xB <J^MCqp!v 6.5激光多普勒测速 \o tWd e)(wss+d7P 6.5.1运动微粒散射光的频率 D8$G `~hD ]*AR,0N& 6.5.2差频法测速 c@8 93<_ xL\ 0B,] 6.5.3激光多普勒测速技术的应用 u: =7l *{L)dW+: 6.6环形激光测量角度和角加速度 Le\?+h42> NxsBX :XDn 6.6.1环形激光精密测角 >U[j]V ] ~vyf4TF<# 6.6.2光纤陀螺 oM>Z;QVRC:
sG
F aL 6.7激光环境计量 hpD!2 K 3> V=o
t-1,j7 6.8激光散射板干涉仪 0@%v1Oja |>d I/_' 思考练习题6 . QBF`Rz 2Eu`u!jhx 第7章激光加工技术 t:'Mh9h7u C$XU%5qi 7.1激光热加工原理 tM'P m 1pgU}sRk 7.2激光表面改性技术 <nT
+$ cWe"% I 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 y.< m#Zzt M 0U 0;QJ 7.2.2激光表面熔凝技术 VgZsB$Ori Al} B34.uh 7.2.3激光熔覆技术 ;z $(nhJ !
t? iXZ 7.3激光去除材料技术 Z/D x,zIR Yfzl%wc 7.3.1激光打孔 wNpTM8rfU# %D\[* 7.3.2激光切割 x"~8*V'0 #."-#"0 7.4激光焊接 Q7jb'y$ozO pL/DZ|S3 7.4.1激光热导焊 {tYZt4!{ ^ 0dE@c./R i 7.4.2激光深熔焊 S.-TOE C26>BU< 7.4.3激光复合焊 - "' j7t: w"-Lc4t+ 7.5激光快速成型技术 b*c*r dTx #P 0&ewy 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 i@"@9n~ 1 mOh{:1u 7.5.2激光快速成型技术 7QiIiWqIWC vqDu (6!2 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 4.[^\N l5!|I:/*; 7.6其他激光加工技术 Q ayPo]O 3Q.#c,`jV 7.6.1激光清洗技术 7&jTtKLj n|9-KTe7|* 7.6.2激光弯曲 5YE'L. N8F~8lTi 思考练习题7 96( v .WA-&b_ 第8章激光在医学中的应用 K*K ,}W&} G\2 CR* 8.1激光与生物体的相互作用 S9 ]'?| cQCSe,$ W 8.1.1生物体的 光学特性 4i)1'{e PUp6Q;AdQ 8.1.2激光对生物体的作用 %Nlt H/I ^c"jH'#.L 8.1.3激光对生物体应用的优点 [8 ]z|bM xpV|\2C 8.2激光在临床治疗中的应用 BC&S> #\ .o(fe\KHf 8.2.1激光临床治疗的种类与现状 wh$sn:J X(
\ AB 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 5Dm.K?l; @ym v< Mo 8.2.3激光在眼科中的应用 p& y<I6a, % ?0 :vn 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 :~&~y-14 _{I3i:f9X8 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 3% #3iZ=_ D=j-!{zB 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 ry`Ho8N <'y?KiphL 8.2.7光动力学治疗 T*Y~\~Jhu eenH0Ovv 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 6iVxc|Ia SoW9p^H J 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 V\ZG d+? _<n~ n]% 8.3.2激光断层摄影 H%qsjB^ xI #9 8.3.3激光显微镜 ugdQAg Yg]-wQrH 8.4医用激光设备 Q|S.R1L^ g1/:Q%R,
8.4.1医用激光 光源 hO\<%0F (5$!MUS~9 8.4.2医用激光传播用 光纤 [%"|G9 }NHaCG[, 8.5激光应用于医学的未来 $O&b`` Sq>dt[7 8.5.1医用激光新技术
sJB;3"~ dP9qSwTa 8.5.2光动力学治疗的前景 >:74%D0UF u 1J0$ 思考练习题8 ^n*)7K[
|^&b8 第9章激光在信息技术中的应用 pNG :0 2%DSUv:H% 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 xgwY@'GN X&tF;<m^ 9.1.1半导体激光器 5Yg'BkEr {{$Nqn,p H 9.1.2光纤激光器 (!ux+ K zU5v /'h>d 9.1.3光放大器
R5N%e%[ ^h(ew1: 9.2激光全息三维显示 nD_ GL E-T) *`e 9.2.1全息术的历史回顾 {c6=<Kv ef 8s<5"4 9.2.2激光全息术的基本原理和分类 : y'Ah# JA %J$d 9.2.3白光再现的全息三维显示 LK{*sHi$ wg9t)1k{e 9.2.4计算全息图 5#HW2"7 d6Ht2 9.2.5数字全息术 J4k=A7^N Q 1U\D 9.2.6全息三维显示的优点 _zR+i]9 []\+k31D 9.2.7全息三维显示的应用 W =D4r !]"@k l% 9.2.8全息三维显示技术的展望 /MIe(,>Uh mUNn%E:7@{ 9.3激光存储技术 .iYJr;9`d R4[N:~Z$| 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 (o 5s"b [@&m4 7 9.3.2激光光盘存储 OC _+("N `fA@hK
9.3.3激光体全息光存储 3OrczJ=[UF h){0rX@:& 9.3.4激光存储技术的新进展
vHgi <@u C/q'=:H; 9.4激光扫描和激光打印机 &xU[E!2H% b(,M1.[qt 9.4.1激光扫描 a4m n*, U'k*_g 9.4.2激光打印机 x,'(5* BnX0G1|# 9.5量子光通信中的激光源 T]^62(So XPavReGf 9.5.1量子光通信 g&^quZ"H &p P;Neh; 9.5.2量子态发生器及应用 -Fi`Z$ |.(dq ^ 思考练习题9 )Oq|amvC $By< $ 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 N+9VYH"* hXcyoZ8 10.1激光核聚变 ]P9l jwR Q1T$k$n 10.1.1受控核聚变 +=>,Pto< =%BSKSG. 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 6`&a&%,O jSJqE _ 1 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 ^\h G"5# %p Ynnfr 10.2激光冷却 ;d@#XIS&-( = h-U
10.3激光操纵微粒 -{KQr1{5UM %Si6]3-^@ 10.3.1光捕获 1Rt33\1J0 59 h]UX= 10.3.2微粒操纵 i"1Mfz~e -m\u 10.4超越经典衍射极限的分辨率 raW>xOivR ud63f` W]4 10.4.1解析延拓 ^NLmgw Q V"[ g.%%Y 10.4.2综合孔径傅里叶全息术 q?H|o( 3>3 Kwc~E 10.4.3傅里叶叠层算法 L s
G\OG KsddA 10.4.4相干谱复用
T5|q RlW vXev$x=w- 10.4.5非相干结构光 照明成像 ajve~8/& 7( #:GD 10.4.6超分辨荧光显微镜 W4 t ;{b x" 7H5< 10.5激光光谱学 3t.l5m
Rg5 M+-*QyCFK 10.5.1拉曼光谱 oxr#7Ei0d XUrXnz|> 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱
mR!1DQ.\< JX<)EZ!F 10.5.3频率高分辨的双光子光谱 H!c@klD )z>|4@, 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 zlyS}x@p QZ!Y2Bz(4 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 QemyCCP+ /pm]B C 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 ]{!U@b A4Ru g\p] 10.6.1电磁波的正常多普勒效应 |U~<3.:m: JR' 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 (XVw"m/ye ,y1PbA0m 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 [<7@{;r 4X gg%@C 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 #||}R[~P" dA#Q}.*r 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 B{/R: Hm XND|h#i8 思考练习题10 dW_KU} i3dkY evs? 附录A随机变量 -^K"ZP1 tI]Q%S, A.1概率的定义和随机变量 x`U^OLV Ut*`:]la A.2分布函数和密度函数 jGJLSEe_ dFRsm0 T A.3推广到两个或多个联合随机变量 s0\X ^ Hek*R?M| A.4统计平均 [\'%?BH( ^ M*y)6H k~ 附录B随机过程 Z" Zmo>cV4 hM@
H A B.1随机过程的定义和描述 pyH:#5 ?*2CpM&l
B.2平稳性和遍历性 J
cPtwa;q@ -1
FPkp 参考文献 ={_C&57N1 # G .ulX  2!0 c4a^z wi;Br[d （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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