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。 5'JONw'\ :^c ' P<HM %h)6o99{wF Uxla,CCp- 第1章辐射理论概要与激光产生的条件 cs]N%M^s ~uF%* 1.1光的波粒二象性 ,_STt) 'W!N1W@ 1.1.1光波 T6g ugDQ~. Q\pTyNAYn 1.1.2光子 hJr cy!P<a F/MzrK\':m 1.2原子的能级和辐射跃迁 6}Se$XMl V/X4WZs|i 1.2.1原子能级和简并度 > 3<P^-9L {u 3eel 1.2.2原子状态的标记 Xz,- ' _0~WT 1.2.3玻尔兹曼分布
X2X.&^ IO,ddVO 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 -Wp69DP6q 6 `/nA4S4. 1.3光的受激辐射 *h+@a qH3<,s* 1.3.1黑体热辐射 @8IY J{= (AHZmi
V 1.3.2光和物质的作用 7+I%0U}m I!
s&m%s 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 h5+qP"n!?q _cz&f %qr 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 yc./:t1at> BXNt@% 1.4光谱线增宽 ds@w=~ I)wjTTM5 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 L 0v& m [x`trypg 1.4.2自然增宽 ?vHow$ x"hZOgFZ 1.4.3碰撞增宽 G k'j<a
0((3q'[ < 1.4.4多普勒增宽 6XVr-ef 1!u}~E_ 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 r"yA=d'c x?hdC)#DWI 1.4.6综合增宽 6kW <i,A
- 2k\i/i/Y 1.5激光形成的条件 pEUbP,3M: d3A= (/>D 1.5.1介质中光的受激辐射放大 'qGKS:8 z^ +`S: 1.5.2光学谐振腔和阈值条件 ;B%NFvG [ \I&/?On 思考练习题1 m$T?~o o h @{U>U7 第2章激光器的工作原理 P4"Pb\o* 'r KDw06/ 2.1光学谐振腔结构与稳定性 YkRv ~bc1] =@#[@Ia 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 UQGOC P_
Vf:w.G A 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 Of)EBa<5 ^ //c<p 2.1.3稳定图的应用 13oR-Stj| 9zdp 8?T 2.2速率方程组与粒子数反转 8 no_xFA X~/ hv_@ 2.2.1三能级系统和四能级系统 2?3D`
` ^;J@]&[
~ 2.2.2速率方程组 DNsDEU +xqPyR 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 f
wN mQRQ2SN6 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 zd) 2@jX= !V~`e9[rl 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 8 *@ kn kJ O'5 d6m 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 kV@*5yc?R i
! wzID 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 d4"KM+EP? ~z)diF< 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 1:- ^* v#iKa+tx 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 |yE_M-Nc #q{i<E 07 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 DA s&4Y` [ m*=Q 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 *ey<R
x`'2oz=,F4 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 #u8|cs! )|>LSKT El 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 :tP:X+ ?O '}a[9v76 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 Xg*IO hF6x <v<TsEI 2.5激光器的损耗与阈值条件 & ]VCZQL S5eQHef 2.5.1激光器的损耗 6&(gp(F H \ $04vkR 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 Jhbkp?Zli ayfZ>x{s* 2.5.3阈值条件 'L #qR)t ?}*A/-Hx0U 2.5.4对介质能级选取的讨论 S[fzy$"> 5MJ`B: He+ 思考练习题2 `r"euO
r\ x{u7# s1|/ 第3章激光器的输出特性 -a`EL]NX yb BLBJb 3.1光学谐振腔的衍射理论 &wj;: f x Z2 }1D 3.1.1数学预备知识 AL/`Pqlk m
ys 5B} 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 b&u o^G, ;EP]A3 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 EZkg0FhkZ %
R~9qO 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 <\k=j{@ /kGRN @ 3.2对称共焦腔内外的光场分布 t?^C9(;6 Ij>x3L\- 3.2.1共焦腔镜面上的场分布 +O23@G?x ]E90q/s@c 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 J&~nD(&TY 'tK5s>gv< 3.3高斯光束的传播特性 gvYib`# 2-821Sf#h 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 <a *X&P />fy@nPl| 3.3.2高斯光束的相位分布 B\&;eZY'G +r)'?zU 3.3.3高斯光束的远场发散角 N7 j -A}*Aa'\ 3.3.4高斯光束的高亮度 }9fH`C/m }fw;{&s{z 3.4稳定球面腔的光束传播特性 nf!RB-orF <Gzy*1 Q& 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 qPdNI1 | 0 1 [LPN 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 'j=7'aX>K D/hQ{ T 3.5其他几种常用的激光光束 E)| _7x<u pYV$sDlD 3.5.1厄米-高斯光束 JsOPI ] yEUF K 3.5.2拉盖尔-高斯光束 UM% [UyYQ Ee>P*7*jB 3.5.3贝塞尔光束 ~1YL <Ft6d 3.6激光器的输出功率 e47JL W&b %7BVJJp2 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 ^\ &:'$f+8 vrXmzq 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 #5O'XH5_ k{n*[)m 3.7激光器的线宽极限 haW8zb0z 4R\bU"+jZ_ 3.8激光光束质量的品质因子M2 C,C% 1
jz c/Olb 3.9模式激光的某些一阶统计性质 'X{cDdS^ fXMVl\ < 3.9.1单模激光的一阶统计性质 E!'H,#"P [@ [!esC 3.9.2多模激光的一阶统计性质 ''!pvxA
U7J0& 思考练习题3 9}kN 9u <Fb3\T L 第4章激光的基本技术 13G a # cs`/^2Vf"# 4.1激光器输出的选模 W<TW6_*e % *P59% 4.1.1激光单纵模的选取 !c:Q+:,H a8aEZ724 4.1.2激光单横模的选取 8^=g$ ;g bJe*J\){ 4.2激光器的稳频 evPr~_ "s2?cQv{# 4.2.1影响频率稳定的因素 PRl \W:_t "xZ]i) 4.2.2稳频方法概述 PaV [{ CD @lAOi1m,, 4.2.3兰姆凹陷法稳频 =If % m9 MK[l*=\s 4.2.4饱和吸收法稳频 4NbX! "0 )eGGA6G 4.3激光束的变换 bv0 B n1o/-UY 4.3.1高斯光束通过薄 透镜时的变换 CmRn AL! ^1hCF 4.3.2高斯光束的聚焦 y4) M, +O5 qf+jfc(Iby 4.3.3高斯光束的准直 aGNVqS%y 2F^
%d 9`
4.3.4激光的扩束 'Z'X`_ dra'1E 4.4激光调制技术 5/DTE:M< g}IdU;X$NT 4.4.1激光调制的基本概念 y&9S+ @8Drh x 4.4.2电光强度调制 RGhl` ; MLY19 ;e 4.4.3电光相位调制 }p}i _'% xq =+M!V 4.5激光偏转技术 O+`^]D7 4 C [,S|J 4.5.1机械偏转 gB&]kHLO z=!$3E ecr 4.5.2电光偏转 x@2rfs J"|)?$d]z 4.5.3声光偏转 PqPLy xC`Hm?kM 4.6激光调Q技术 p*!@z|F>U mLk@&WxG 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q m0 ]LY-t n )} J< 4.6.2调Q原理 BzF.KCScs cGkl=-oQ' 4.6.3电光调Q l}335;( I"Ji_4QV 4.6.4声光调Q Q'JE DH\ v Q+}rHf`[ 4.6.5染料调Q s6Bt)8 A ,.]e~O4R 4.7激光锁模技术 sxgR;gf6 seHwn'Jn 4.7.1锁模原理 |/arxb& _| DP 4.7.2主动锁模 XZcsx Cd' P 4.7.3被动锁模 p$f# W PZNo.0M70 思考练习题4 U`FybP2R~ FvG9PPd 第5章典型激光器介绍 [2 2IF *I Gxa 5.1固体激光器 Ou2H~3^PL ZyCAl9{p 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 M =yZ5~3 KyXg w 5.1.2固体激光器的泵浦系统 dtA- 4Ndm 68FxM#xR 5.1.3固体激光器的输出特性 Z<jRZH*L ;zs*Zd7h M 5.1.4新型固体激光器 P(X# w \^Y#"zXo1 5.2气体激光器 x)"=*Jj k% hD<_: p 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 (N;Jw^C@ [7<X&Q 5.2.2二氧化碳激光器 Z ;% QIi*'21a+ 5.2.3Ar＋离子激光器 ,Lv} Xku (ZShh y8g 5.3染料激光器 =#BeAsFfO y{u6 t 3 5.3.1染料激光器的激发机理 + A0@# :B -mY90]g 5.3.2染料激光器的泵浦 f@LUp^ Z/v ^ {6Y7T] 5.3.3染料激光器的调谐 >=U $ s@ ) V@qH] 5.4半导体激光器 ++&F5'?g 'Dat.@j 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 > 7;JZuVo
n:wn(BC3 5.4.2PN结和粒子数反转 "3\RJ?eW:S C{!Czz.N 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 IE_@:]K}Ja "VT5WFj 5.4.4同质结和异质结 半导体激光器 n:*+pL; So`xd
*C! 5.5其他激光器 >E]*5jqU ,1~Zqprn 5.5.1准分子激光器 Phb<##OB "*7I~.7U(* 5.5.2自由电子激光器
A:D\!5= <U~P- c
tN 5.5.3化学激光器 d\) v62P 'h81\SKFK9 思考练习题5 Lvp/} /H/ r#Pd@ S V 第6章激光在精密测量中的应用 Ce:R
p? Gi<f/xQk> 6.1激光干涉测长 ?5(L.XFm whLske- 6.1.1干涉测长的基本原理 BbU&e z8P U!e4_JBR' 6.1.2激光干涉测长系统的组成 ux =a9 PN.6BJvu 6.1.3激光外差干涉测长技术 3zl!x 61m QJHl. 6.1.4激光干涉测长应用举例 w}YHCh piId5Gx7 6.2激光衍射测量 wZC 'BLD s]I],>}RU 6.2.1激光衍射测量原理 PN'8"8`{ } 2\"(_ 6.2.2激光衍射测量的方法 <5X@r#Lz `2@-'/$\I| 6.2.3激光衍射测量的应用 mD=?C :w];N|48s 6.3激光测距 r! M2H { ,h>w % 6.3.1激光脉冲测距 3% P?1s ALw uw^+ 6.3.2激光相位测距 )`Fr*H3{ Oln o9_' 6.4激光准直及多自由度测量 -
a=yi d Kz<xu ulr 6.4.1激光准直仪 w1} [lq@ .U1dcL6 6.4.2激光衍射准直仪 .Gv~e!a 8 n - =\n6"P 6.4.3激光多自由度测量 +p[~hM6? ?k3b\E3 6.5激光多普勒测速 ,S5#Kk a~a
1y @ - 6.5.1运动微粒散射光的频率 ?UxY4m%R; T9$U./69-L 6.5.2差频法测速 9F-k:hD | y H'\<bT 6.5.3激光多普勒测速技术的应用 |`okIqp =QC^7T 6.6环形激光测量角度和角加速度 x'KsQ lI/
#<~f~{x 6.6.1环形激光精密测角 XgbGC*dQ N0piL6Js 6.6.2光纤陀螺 O MZT\$9yT j~8+,: 6.7激光环境计量 L,ra=SV F };j&)M 6.8激光散射板干涉仪 aE %VH ;? s +GF- kJ* 思考练习题6 '
EDi6 b1#=q 0Zl 第7章激光加工技术 $"i690 K+}Z6 _: 7.1激光热加工原理 toWmm(7v 6Te}"t> 7.2激光表面改性技术 Y; w]u_ [v`4OQ F/ 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 cD x^}N! :9#`| #uh 7.2.2激光表面熔凝技术 |W <:rT zfZDtKq 7.2.3激光熔覆技术 n1t(ns| ypd?mw&1} 7.3激光去除材料技术 !BX62j\? 3wE8y& 7.3.1激光打孔 `#f=&S?k
=l(JJ 7.3.2激光切割 cOb%SC[A{ c{Kl?0#[ 7.4激光焊接 eTc`FXw` E8i:ER $$7 7.4.1激光热导焊 Wa(S20y F CwvNxH#LVu 7.4.2激光深熔焊 Fjzk;o @r ?`:&m0 7.4.3激光复合焊 /)1-^ju 5avO48;Vc 7.5激光快速成型技术 2FzS_\":I w#T , g9 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 l:eN u}{& CiuN26> 7.5.2激光快速成型技术 !d\GD8|4 uE j6A 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 9ojhI=: , *[LnR 7.6其他激光加工技术 "o 3"1s>d{ ^rwSbM$ 7.6.1激光清洗技术 e_], O_ Z
A232"p_ 7.6.2激光弯曲 fO^6q1a Bx- ,"Z \ 思考练习题7 Aa>gN BUinzW z{a 第8章激光在医学中的应用 BA-nxR Mj B[5:s 8.1激光与生物体的相互作用 k W&Z%k 3+3m`%G 8.1.1生物体的 光学特性 Q ~JKKq 1`lFF_stkP 8.1.2激光对生物体的作用 fR4l4 GU?) &. hRVW( 8.1.3激光对生物体应用的优点 L_"(A
#H: f9UaAdJ( 8.2激光在临床治疗中的应用 ,,@`l\Pgd `HG 19_Z 8.2.1激光临床治疗的种类与现状 ]Cn*C{ g@i>R> 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 U!:!]DX( O/9%"m:i 8.2.3激光在眼科中的应用 Ok~{@\ q_y,j & 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 JjLyV`DJ $sF#Na4^ 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 9}cuAVI sLdUrD% 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 yM:~{;HLF yVHl T 8.2.7光动力学治疗 ot f%kG w 5` '=Ko,N 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 FJ~_0E#L /Jf`x>eiH 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 |4. o$*0Y q 'F_ j" 8.3.2激光断层摄影 ynZ[c8. 3
9{"T0 8.3.3激光显微镜 $;uWj| }<ONx g6Kb 8.4医用激光设备 D4Y!,7WEVt y F5 8.4.1医用激光 光源 *C@[5#CA2z DJYXC,r 8.4.2医用激光传播用 光纤 N~;
khS] &U$8zn~[k 8.5激光应用于医学的未来 9id~NNr7 j22#Bw 8.5.1医用激光新技术 _Sgk ^i3v #VdI{IbW 8.5.2光动力学治疗的前景 MAe<.D HY @=NVOJy}c 思考练习题8 5m.KtnT) G:c8` *5Q 第9章激光在信息技术中的应用 HS6Imi 4ZJT[zi 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 SXBQ 3H'nRK}, 9.1.1半导体激光器 #Emff VtY sb|3|J6= 9.1.2光纤激光器 >! Ap/{2 / }X suH 9.1.3光放大器 `}9 1S >[XOMKgQ]( 9.2激光全息三维显示 B}q +# RlX3P 9.2.1全息术的历史回顾 N =Uc=I7C -':"6\ W 9.2.2激光全息术的基本原理和分类 X4 } `> rX! +@>4_L 9.2.3白光再现的全息三维显示 }^pQbFku qXB03}] G 9.2.4计算全息图 hr<7l
C "zedbJ0 9.2.5数字全息术 (Gi+7GMV' n=G>y7b 9.2.6全息三维显示的优点 (I7&8$Zl 9xK4!~5V 9.2.7全息三维显示的应用 }+{*, z hINnb7 o 9.2.8全息三维显示技术的展望 Q"OV>kl k )iEa2uJ 9.3激光存储技术 MJ>Qq[0 Qh|-a@ 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 Ej+]^t$\ /O haERv 9.3.2激光光盘存储 6VH90KAT a(}VA|l 9.3.3激光体全息光存储 us\%BxxI9 {{.sEi* 9.3.4激光存储技术的新进展 |5O >>a() Y8 J ;+h9 9.4激光扫描和激光打印机 l&6U|q` .#= j
<& 9.4.1激光扫描 `z-H]fU t<!+b@l 5 9.4.2激光打印机 u=@h`5-fp [GR]!\!%~ 9.5量子光通信中的激光源 jh 7p62 R {?EEIfg 9.5.1量子光通信 y:g7'+c r/CEYEJ &X 9.5.2量子态发生器及应用 ;Cr_NP[8|j ,bZ"8Z"lss 思考练习题9 =2RhPD +A8=R%&b)[ 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 L4YVH2`0) O+G~Qp0b> 10.1激光核聚变 ]z-']R; {yvb$ND|j{ 10.1.1受控核聚变 n_""M:X H &YT_#M 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 u<l# xu d ?%cn'=>ZI 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 j+_S$T8w n0rerI[R 10.2激光冷却 0Jm]f/iZ j~,h )C/ v 10.3激光操纵微粒 g2g`,"T >DDQ'W ! 10.3.1光捕获 D^66 p8t /]ku$.mr\ 10.3.2微粒操纵 ea V3) uP %B#hb<7} 10.4超越经典衍射极限的分辨率 $.oOG"u0]
;Y
Dv.I 10.4.1解析延拓 ]s*5[ =uc2 2}^+ ]5 10.4.2综合孔径傅里叶全息术 b7 , t{_!Z(Rt5) 10.4.3傅里叶叠层算法 -'80>[}q/ f !5F]qP>- 10.4.4相干谱复用 Q,zC_ ' 2>l 10.4.5非相干结构光 照明成像 -1Djo:y "#*Nnt 10.4.6超分辨荧光显微镜 B }6K d pG0 !ALT 10.5激光光谱学 OI~}e,[2z C= >B_EO 10.5.1拉曼光谱 .|T2\M 5B }3GBA 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 t Y{;
U#9 f ucUwf\_ 10.5.3频率高分辨的双光子光谱 aQ &uC )w |k Id8WtA 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 3"5.eZSOW f.@Xjf 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 1+R:3(AC 'KSa8;:=C 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 LRWO BD ,,S9$ @R 10.6.1电磁波的正常多普勒效应 }.'Z =yy zC Bplb 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 f:xUPH?+ Z,3 CC \ 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 y
$:yz; *]5z^>
q;7 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 !&W|myN^ 3a'q`.L 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 5!~!j
"q F@9Y\. , 思考练习题10 ]5N zK=2{ Gi*<~`Gr 附录A随机变量 Y =9j2 ]t m`'=) x| A.1概率的定义和随机变量 H- 18 5]7 /M:H9 Z8! A.2分布函数和密度函数 vEF =e N?$7 Z v[G A.3推广到两个或多个联合随机变量 qh$X ^%g 58J_ w X A.4统计平均 (Q'U@{s YX_vv!-] 附录B随机过程 }?J~P%HpF r] 0(qg B.1随机过程的定义和描述 57U%` $R"; B.2平稳性和遍历性 bjlkX[{}I mk\i}U>` 参考文献 l2(.>-# _e* c  AQe !Sqg' XoJgs$3B （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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