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。 E,7~k d~y` 9#ft;c s~
A8/YoU} c'" ;3 6y 第1章辐射理论概要与激光产生的条件 Ib!rf: P-[K*/bPw 1.1光的波粒二象性 <q2nZI^ Cw $^ w 1.1.1光波 AF]!wUKxy 2p>SB/ 1.1.2光子 Cg pT(E\E I!gj; a?R 1.2原子的能级和辐射跃迁 ,<b|@1\ k -P>=WZu 1.2.1原子能级和简并度 Hs= N0Sk]j &pjV4m|j< 1.2.2原子状态的标记 ,hLSRj{ k &iDJt 1.2.3玻尔兹曼分布 mthl?,I| RJwIN,&1. 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 J"/z?!)IB A( OfG&! 1.3光的受激辐射 Z&jb,eh2 Xe;(y "pR 1.3.1黑体热辐射 '%C.([ ^alZ\!B8 1.3.2光和物质的作用 3]n@c?l w AUsQj\Nm% 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 J+jmSK%z 1xAFu+ 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 3n(gfQo-o
F'FZ?*a 1.4光谱线增宽 _G #"B{ 7 zK4
8vo 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 ) Zo_6% QhQ"OVFr# 1.4.2自然增宽 9+
l3 $ LG{inhbp 1.4.3碰撞增宽 6h6?BQSE rw[ {@|)'z 1.4.4多普勒增宽 V< ApHb :dIQV(iW 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 nVn|$ "r l@r wf$ - 1.4.6综合增宽 r>~d[,^$m4 jS3(> 1.5激光形成的条件 t tFY
_F~S M#VC3h$ 1.5.1介质中光的受激辐射放大 `k]!6osZo 8+
F}`lLA 1.5.2光学谐振腔和阈值条件 br o w&yGYH g 思考练习题1 |\|)j>[i U5CPkH1 第2章激光器的工作原理 {XD/8m(hN| X";Z Up 2.1光学谐振腔结构与稳定性 !Nl.Vb h@;)dLo0z 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 OssR[$69 )w 2K&Zr0 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 .^~ l_ LkA %aH$Tb%`hc 2.1.3稳定图的应用 n5+S" 4s~HfxYT 2.2速率方程组与粒子数反转 QhX C>)PW daB l%a= 2.2.1三能级系统和四能级系统 \} Acq; a,'Ncg 2.2.2速率方程组 9Ue7
~"= l^ 0_> R 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 yw.~trF&% 3p3WDL7 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 Q:kVCm/; 2 zKo 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 TD{=L*{+ r%F(?gKXkd 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 (7;J"2M 8wX+ZL: 9 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 vX WsF\g BjyXQ9D 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 NSS4v tA 97Zk
P=Cq 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 gX$0[
sIS. jF2[bzY4 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 Y@]);MyL J3~hzgY 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 '<%Nw-
=_8
UZk. 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 =! N _^cb U=F-] lD 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 B;GxfYj X'FEOF 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 }PI35i1!t 9fP) Fwih 2.5激光器的损耗与阈值条件 qRPc %" m<4s*q0\i 2.5.1激光器的损耗 r(:
8!=~K 3 >Q@r>c 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 ~V2ajM1Z&O ovd^,?ib 2.5.3阈值条件 'Aj(i/CM R:w %2Y 2.5.4对介质能级选取的讨论 -G],H)M 6z#lN>Y-` 思考练习题2 B2~f;zy ` ^]$$) (jw 第3章激光器的输出特性 .3{[ _iTM 3P//H8 8LY 3.1光学谐振腔的衍射理论 dD/t_ {h uxa=KM1H 3.1.1数学预备知识 4%wq:y<
)/ >`7OcjLg 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 e'1 ^+*bU >|a\>U gC 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 -3.UE^W2
3L%W VCB 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 g/IH|Z=A V@vhj R4r\ 3.2对称共焦腔内外的光场分布 #) GW}U]X f49"pTw7 3.2.1共焦腔镜面上的场分布 .OmQ' cz2,",+~ 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 -a
*N bH Gn]d;5P= 3.3高斯光束的传播特性 LthGZ|> )xB$LJM8 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 LZ~2=Y<
U( 7p)N_cJD 3.3.2高斯光束的相位分布 tM&n3MWQ `#u l,% 3.3.3高斯光束的远场发散角 ispkj' PzjaCp' 3.3.4高斯光束的高亮度 F ZiZg; ^:qD .h>& 3.4稳定球面腔的光束传播特性 !w q4EV RCI4~q 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 |~SE" R6`*4z S 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 np\s t7&f6 tXt:HVN 3.5其他几种常用的激光光束 DU;[bt K> h$70H ^r 3.5.1厄米-高斯光束 75 ZH 9# uIC7M 3.5.2拉盖尔-高斯光束 =HVfJ"vK q( IZJGb 3.5.3贝塞尔光束 );nz4/V N3 1?9GE 3.6激光器的输出功率 h40'@u^W f`9JE8 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 4otl_l(`yv MY!q% 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 e^ Q Vn\<c BRb\V42i; 3.7激光器的线宽极限 mj@31YW 9 ~~qAoD 3.8激光光束质量的品质因子M2 eJ)1K .`, F 3.9模式激光的某些一阶统计性质 GM](=|F :r&iM b:Ra 3.9.1单模激光的一阶统计性质 L\Y KdUL 1Hh X /fpq 3.9.2多模激光的一阶统计性质 }!8nO; r}
Lb3`' 思考练习题3 Z`A x pTl A:eFd]E{( 第4章激光的基本技术 "V4Q2T
T NPm; 4.1激光器输出的选模 +{.780| qe$33f* 4.1.1激光单纵模的选取 !EOQhh r|
f-_D 4.1.2激光单横模的选取 MTb,Kmw<( g:_hj_1Y M 4.2激光器的稳频 #--olEj! D+sQP ymI 4.2.1影响频率稳定的因素 TnNWO+ kg mG2VZ> 4.2.2稳频方法概述 wK ?@.l)u KY$k`f6?P 4.2.3兰姆凹陷法稳频 #{ $1z;i?f := <0=JE# 4.2.4饱和吸收法稳频 p&^ J=_O URA0ey` 4.3激光束的变换 U]hF
y <uAp 4.3.1高斯光束通过薄 透镜时的变换 @QdnjXII* v^SsoX>WMH 4.3.2高斯光束的聚焦 D `pQ7 IkDiT63]I 4.3.3高斯光束的准直 XWUP= D~ o0ZBi|U\4 4.3.4激光的扩束 Izn
T|l^ QXVC\@ 4.4激光调制技术 NvJV</l6 A *%!M4& 4.4.1激光调制的基本概念 BLn_u,3 L0Y0&;y|R 4.4.2电光强度调制 ~$<UE }qp E!J=8C.: 4.4.3电光相位调制 M:|8]y@ 4w4 ^yQE 4.5激光偏转技术 `G!M>h@ c8Z A5| 4.5.1机械偏转 M;jcUX_ { d'"r("w# 4.5.2电光偏转 Gb2L } 5u$ D/*
Eb 4.5.3声光偏转 oC*=JJe, h2~4G)J 4.6激光调Q技术 : Q_3hK %}3 qR~; 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q 6w| J -{2 lnh+a7a) 4.6.2调Q原理 NHm ]`R, (R*j|HAw`X 4.6.3电光调Q !'G~k+ w1 `QIv 4.6.4声光调Q g/~XCC^F? 6N~q`;p0 4.6.5染料调Q f> polxB%N ;65D 4.7激光锁模技术 9U f j uw AwWgl 4.7.1锁模原理 =*Z5!W'd >C r\y 4.7.2主动锁模 0 1V^L} [ "3\eFg 4.7.3被动锁模 2;2}wM[ Ki br ]w 思考练习题4 d0'H DVd #_i`#d) 第5章典型激光器介绍 ?K_
'@ *\G)z|^yx 5.1固体激光器 p{D4"Qn+P9 !b nyJA 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 1} %B%*N aEt/NwgiQ 5.1.2固体激光器的泵浦系统 @?
c2)0 lIRlMLuG 5.1.3固体激光器的输出特性 0Ua%DyJ , %9df+5k 5.1.4新型固体激光器 K/=|8+IDL a<~77~"4wn 5.2气体激光器 oc z G|_ %]2, & 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 R?o$Y6}5 oU*45B`" 5.2.2二氧化碳激光器 lQ' GX9hN@ AlXNg!j;5K 5.2.3Ar＋离子激光器 aj^wRzJ}zA V[o`\|< 5.3染料激光器 G f EX> qOih`dla 5.3.1染料激光器的激发机理 7&qy5 y-Ap 1KM`i 5.3.2染料激光器的泵浦 W2FD+ wt (xHf4[[u 5.3.3染料激光器的调谐 4)|8Eu[p7 E_e6^Sk5B( 5.4半导体激光器 6 5N~0t G s+3e8 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 Zwz& rIQpT , EGQ@:3/ 5.4.2PN结和粒子数反转 d?`ny#,G B !$-\;<bZw 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 i0$Bx> C C BfK p 5.4.4同质结和异质结 半导体激光器 ? T9(Vw #txE=e"&o 5.5其他激光器 +LM#n #T TJ q~)Bm 5.5.1准分子激光器 7Mb# O_eh AP77a*@8 5.5.2自由电子激光器 R }^~^# Lzu.)C@Amx 5.5.3化学激光器 s<qe,' Y $YN6<5R) 思考练习题5 0U%f)mG V-<GT ? 第6章激光在精密测量中的应用 v\m ]A1 S;$-''o?9 6.1激光干涉测长 s l]_M *%{gYpn 6.1.1干涉测长的基本原理 QFYWA1<pDh }:X*7 n(& 6.1.2激光干涉测长系统的组成 BZ zrRC & |f@$ff 6.1.3激光外差干涉测长技术 H,Z;=N_ `c<;DhNO 6.1.4激光干涉测长应用举例 \,u_7y2 c
f7m%|v! 6.2激光衍射测量 X!e[GJ M$Zcn# A 6.2.1激光衍射测量原理 Z ?wU H&:jcgV*P 6.2.2激光衍射测量的方法 $2W%2rZ *:ZDd 6.2.3激光衍射测量的应用 I 'V4D[H5 N5a*7EJv+ 6.3激光测距 ;W>k@L -$\+ '
\ 6.3.1激光脉冲测距 .zi_[ u(fm@+$^ 6.3.2激光相位测距 W[Ls|<Q N<~t3/Nm 6.4激光准直及多自由度测量 XUz3*rfs q@[Qj Gj@ 6.4.1激光准直仪 z^'gx@YD*v 9WyAb3d' 6.4.2激光衍射准直仪 :]\([Q+a |Y ?H A& 6.4.3激光多自由度测量 d3D] k, 9I}-[|`u 6.5激光多普勒测速 M7pOLP_1jB ;lHr =e7 6.5.1运动微粒散射光的频率 #"@|f x[a<mk 6.5.2差频法测速 Qk:Y2mL o,_? ^'@ 6.5.3激光多普勒测速技术的应用 e
9;~P} "N`[r iq{ 6.6环形激光测量角度和角加速度 MF5 [lK9e kM,C3x{A 6.6.1环形激光精密测角 RW<D<5C )h7<?@wv& 6.6.2光纤陀螺 vSEuk}pk jYk&/@`Ly 6.7激光环境计量 |olA9mp|] <0X f9a8> 6.8激光散射板干涉仪 ;lE% M ,J+}rPe"sf 思考练习题6 Zy`m!]G]80 <3LbN FP 第7章激光加工技术 aAD^^l# 4K\G16'$v 7.1激光热加工原理 AE[b},-[ _852H$H\ 7.2激光表面改性技术 JMC. w! 4h|c<-`>t 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 ;r<^a6B X
$jWo@ 7.2.2激光表面熔凝技术 6^] +[q}3 y
[}.yyye 7.2.3激光熔覆技术 =;Au<| vS;RJg= 7.3激光去除材料技术 k\5c|Wq|g rC5
p-B% 7.3.1激光打孔 H#,W5EJzM > qnko9 V 7.3.2激光切割 0X6YdW _2X V% rzk*LA 7.4激光焊接 LSL/ZvSP m*&]!mM"0G 7.4.1激光热导焊 q'T4w!V(V ^aItoJq 7.4.2激光深熔焊
&u$Q4 j#!IuH\] 7.4.3激光复合焊 .*OdqLz 5_GYrR 2 7.5激光快速成型技术 =^M/{51j DhKS
pA 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 <cps2*' 8\&X2[oAD 7.5.2激光快速成型技术 igCZ|Ru\ xQ7 l~O
b 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 n(1l}TJy luh$2 \5B 7.6其他激光加工技术 G#ZH.24Y #NEE7'&S 7.6.1激光清洗技术 "q3ZWNS'w
dm\F 7.6.2激光弯曲 ha]VWt%} zu_8># i- 思考练习题7 o_izl \ 3#3n!( 第8章激光在医学中的应用 G|bT9f$ *7uH-u"5d 8.1激光与生物体的相互作用 | mZxfI I c e~oz) 8.1.1生物体的 光学特性 Wf+cDpK .]8ZwAs=& 8.1.2激光对生物体的作用 zfJT,h-{ z O-z%y 8.1.3激光对生物体应用的优点 /CrSu qqjwJ!@P 8.2激光在临床治疗中的应用 is?{MJZ_ ?g_3 [Fk 8.2.1激光临床治疗的种类与现状 OIGY` .73X3`P25 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 G<L;4nA) {5Q!Y&N.% 8.2.3激光在眼科中的应用 S,88*F(<^q ?qb}?&1 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 ju8> :y8 Tf>bX_L? 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 u+9hL4 )HEa<P^kJl 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 )*$lp'~7 N A7%)~z< 8.2.7光动力学治疗 )* u8/U 1.}d.t
8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 { a =#B)6 mVj9 , q0 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 9Gvd&U = }~hWL 8.3.2激光断层摄影 eb ?x9h D, k6$` 8.3.3激光显微镜 J"0`%'*/ z}.e]|b^H 8.4医用激光设备 dn& s * 6,pnw 8.4.1医用激光 光源 'lH|eU&- ` ./$&' 8.4.2医用激光传播用 光纤 atj (eg 9=s<Ld 8.5激光应用于医学的未来 ]a>n:p]e EfqX
y>W 8.5.1医用激光新技术 T~-ycVc m&d|t>3< 8.5.2光动力学治疗的前景 %[GsD9_- |44Ploz2b 思考练习题8 kpuz]a7pK ;x y"\S] 第9章激光在信息技术中的应用 \UA[ L7l
FtX+b 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 sWhZ by7 [:dY0r + 9.1.1半导体激光器 9p]QM)M &< z1k-&! 9.1.2光纤激光器 [DuttFX^x jV i) Efy 9.1.3光放大器 &bS ,hbD t vz&|J
9.2激光全息三维显示 _T60;ZI+^ (&r. w 9.2.1全息术的历史回顾 H8=N@l /l3V3 B7 9.2.2激光全息术的基本原理和分类 .e#w)K "69s) ~ 9.2.3白光再现的全息三维显示 dRYqr}!%n KM , \ 9.2.4计算全息图 !t"4!3 y
R qL9t 9.2.5数字全息术 |]b sCmD p%ki>p )E| 9.2.6全息三维显示的优点 PI { bmZ N%@Qf~ 9.2.7全息三维显示的应用 n9\TO9N 1 C+13LE$U 9.2.8全息三维显示技术的展望 rS Y!vkLE\ l$KA)xbI 9.3激光存储技术 `bq<$e <sbu;dQ` 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 70?\ugxA )D
O?VRI 9.3.2激光光盘存储 r `=I M/f<A$xx_ 9.3.3激光体全息光存储 E_rI ?t^ @mCEHI{P 9.3.4激光存储技术的新进展 q1x`Bj zpn9,,~u 9.4激光扫描和激光打印机 7sCG^&Y jVe1b1rt~3 9.4.1激光扫描 LBeF&sb6 |d2SIyUc 9.4.2激光打印机 _;S- x (XTG8W sN 9.5量子光通信中的激光源 K8|r&`X0 /xBb[44z8 9.5.1量子光通信 Wu/]MBM $S6`}3 9.5.2量子态发生器及应用 dl) Y'DI n&4N[Qlv, 思考练习题9 :LQYo '@yB tU5zF.% 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 QW~E&B% KA Ji 10.1激光核聚变 1ba~ SHi !qQl@j O 10.1.1受控核聚变 "]*&oQCI 1t~G|zhX 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 n F]W,@u"h ?=msH=N<l 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 >h9I M$2 s]0{a.Cpv 10.2激光冷却 e)k9dOR }-{H Y 10.3激光操纵微粒 3*XNV D /gw .XYL 10.3.1光捕获 C==hox7b hh%-(HaLX3 10.3.2微粒操纵 xIW3={b 3 Z clQ 10.4超越经典衍射极限的分辨率 79j+vH!zh p`dU2gV 10.4.1解析延拓 Et_bH%0 P dFKs+Z` 10.4.2综合孔径傅里叶全息术
_"yh.N& -7[@R;FS 10.4.3傅里叶叠层算法 2zA4vZkbcw ?! :ha;n 10.4.4相干谱复用 ^)S;xb9 `?rSlR@+[I 10.4.5非相干结构光 照明成像 B]wk+8SMY. 2wg5#i 10.4.6超分辨荧光显微镜 W\,s:6iqz Kk0g0C:"EO 10.5激光光谱学
x+:UN'"r \)904W5R 10.5.1拉曼光谱 .G. 0WR/2 >8^
$ [}w 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 [!uG1 GJ> I*{ nP)^9 10.5.3频率高分辨的双光子光谱 On:il$MU DJ k /{Z: 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 ~H_/zK 6e TER =*"! 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 ?
(Oy\ }eU*(
}<^
10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 z,
) 6"/; \ZFGw&yN 10.6.1电磁波的正常多普勒效应 k,6f
&#x %nZo4hnr$r 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 H5B:; g@ ::l K L 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_IF;V\ L#?Ek- 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 X/!o\yyT rQs)O<jl 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 8I?Wt
W {hjhL: pg 思考练习题10 ZohCP TDKki(o=~ 附录A随机变量 l`{\"#4 &j`} vg A.1概率的定义和随机变量 PI)+Jr%L # e1>H1eU A.2分布函数和密度函数 Wx}8T[A} 29" 'K.r A.3推广到两个或多个联合随机变量 Oh`69
k \)N9 aV A.4统计平均 |Nn)m dJoaCf`w 附录B随机过程 &< `N T D F?*-4I- B.1随机过程的定义和描述 ^WgX Qtn ^7 U
G$A B.2平稳性和遍历性 ~O0 $Suv L|:`^M+^w 参考文献 2DtM20<> - >-KCd1b  "Mn6U - mt{nm[D!Xp （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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