激光原理及应用(第4版)

发布:cyqdesign 2020-03-30 17:35 阅读:5235
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。 0;z-I"N  
 (A 2x  
) |`eCzCB  
gd'#K~?  
第1章辐射理论概要与激光产生的条件 zAEq)9Y"l'  
hNB;29r~  
1.1光的波粒二象性 kYBTmz} z  
MdK!Y  
1.1.1光波 .+3= H@8h  
GF5WR e(E  
1.1.2光子 <)y44x|S'  
iorKS+w"  
1.2原子的能级和辐射跃迁 <N"t[N70;  
" 6 /`  
1.2.1原子能级和简并度 lTe}[@(  
a,o)i8G9R<  
1.2.2原子状态的标记 g~_cYy  
|D)NP N&  
1.2.3玻尔兹曼分布 j"o`K}C  
=W)Fa6P3j(  
1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 C 5QPt  
2<}^m/}  
1.3光的受激辐射 M.1bRB  
nt\6o?W  
1.3.1黑体热辐射 e#Jx|Ej=  
$Ch!]lJA  
1.3.2光和物质的作用 $Tu%dE(OF  
^ ab%Mbb  
1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 "!<Kmh5  
\&]M \  
1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 b)@%gS\F  
KquHc-fzqr  
1.4光谱线增宽 kXS_:f;M  
j Efrxlj  
1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 pc&/'zb  
aNb=gjLpt  
1.4.2自然增宽 Ixm< wKwW#  
LNml["   
1.4.3碰撞增宽 (8o~ XL  
CYrVP%xRA  
1.4.4多普勒增宽 k:PO"<-U  
!o~% F5|t  
1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 Acr\2!))  
9,Zg'4",d  
1.4.6综合增宽 PCnE-$QH  
W"4E0!r  
1.5激光形成的条件 i+T#z  
$7gzu4f  
1.5.1介质中光的受激辐射放大 pI7\]e  
)c5 M;/s  
1.5.2光学谐振腔和阈值条件 YIb5jK `  
bs U$mtW  
思考练习题1 yCkfAx8 ]  
,GXwi|Y  
第2章激光器的工作原理 :FwXoJc_+5  
ntkTrei ]  
2.1光学谐振腔结构与稳定性 [P8Y  
Cl[ '6Lk  
2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 x3T)/'(  
wxpD{P  
2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 :gDIGBK,  
sLK J<=0i  
2.1.3稳定图的应用 p%,:U8fOR  
:k8>)x] )  
2.2速率方程组与粒子数反转 DbJ:KQ!*  
>x@]w sj  
2.2.1三能级系统和四能级系统 Je2o('MA  
qu BTRW9  
2.2.2速率方程组 8#'<SB  
0F=UZf&  
2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 eS fT +UL  
AuUT 'E@E  
2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 n l Xg8t^G  
%Fq"4%  
2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 K+Q81<X~  
VJBVk8P  
2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 xB3;%Lc  
rZ 9bz}K  
2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 sp0& " &5  
?{%P9I  
2.3.1均匀增宽介质的增益系数 b>;>*'e  
J|_&3@r  
2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 Dk|S`3  
"5%G [MB  
2.4非均匀增宽介质的增益饱和 pBiC  
!I]fNTv<  
2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 %75|+((fC  
9=@j]g|  
2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 #9O *@  
r J ?Y~Q  
2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 yw"FI!M  
YNc%[S[u^1  
2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 rEfk5R  
_X;^'mqf~  
2.5激光器的损耗与阈值条件 y;Q_8|,F  
3!Zd]1$  
2.5.1激光器的损耗 Smo^/K`f9  
##Z:/SU  
2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 j+]>x]c0  
}cgEC-  
2.5.3阈值条件 ;j=/2vU~@  
'e02rqip{  
2.5.4对介质能级选取的讨论 mA(K`"Bfh  
'P32G?1C&p  
思考练习题2 U4%d #  
:-.R*W  
第3章激光器的输出特性 OgyETSN8C  
#<0%_Ca  
3.1光学谐振腔的衍射理论 . l RW  
f"xi7vJv!f  
3.1.1数学预备知识 zCL/^^#  
()JM161  
3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 C>$5<bx  
Et(Q$/W  
3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 [0yKd?e  
sI/Hcm  
3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 7A8jnq7m/  
=#^%; 66z  
3.2对称共焦腔内外的光场分布 t9&)9,my  
!EF~I8d\]  
3.2.1共焦腔镜面上的场分布 + htTrHjt  
*6e`km  
3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 oaHg6PT!  
jU)r~QhN  
3.3高斯光束的传播特性 TU$/3fp*  
&zlwV"W  
3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 tq}sXt  
) I 4d_]&  
3.3.2高斯光束的相位分布 -LzHCO/7(  
5(1Zj`>'  
3.3.3高斯光束的远场发散角 a-4'jT:  
r|:|\"Yk  
3.3.4高斯光束的高亮度 uaNJTob  
O;ZU{VY  
3.4稳定球面腔的光束传播特性 C16MzrB}(N  
apa~Is1  
3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 bsC~ 2S\o  
A1{P"p!  
3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 gZ%B9i:  
/'QNlP[L;  
3.5其他几种常用的激光光束 `^9 Zbwq  
zwN;CD1  
3.5.1厄米-高斯光束 IQMk:  
,]i ^/fT  
3.5.2拉盖尔-高斯光束 JHwkLAuz  
$@FD01h.t3  
3.5.3贝塞尔光束 2JYp.CJv  
%Xh/16X${  
3.6激光器的输出功率 _Hl[Fit<j1  
e-,U@_B  
3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 p H5IBIf'  
DOaEz?2)  
3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 >"f,'S5*  
Ow wH 45  
3.7激光器的线宽极限 jx!)N>  
/4YXx|V  
3.8激光光束质量的品质因子M2 ^5qX+!3r{  
L=iaL[zdJ  
3.9模式激光的某些一阶统计性质 e7t).s)b{  
8U/q3@EC  
3.9.1单模激光的一阶统计性质 HD IB GG~  
_ YWw7q  
3.9.2多模激光的一阶统计性质 sT[)r]`T  
RU,f|hB 4  
思考练习题3 1Z'cL~9  
bESmKe(  
第4章激光的基本技术 a^ <  
}IC$Du#  
4.1激光器输出的选模 4-eb&  
::g"dRS<v  
4.1.1激光单纵模的选取 8Z4d<DIJ  
S5@/;T  
4.1.2激光单横模的选取 HelC_%#^  
Mlb=,l  
4.2激光器的稳频 F:%= u =  
<GF)5QB  
4.2.1影响频率稳定的因素 /,"Z^=  
DIB Az s  
4.2.2稳频方法概述 g^NdN46%  
f-y4V}  
4.2.3兰姆凹陷法稳频 W,`u5gbT  
! W$ u~z  
4.2.4饱和吸收法稳频 +uM1#-+h  
{:IOTy  
4.3激光束的变换 Bz_['7D  
COOazXtW  
4.3.1高斯光束通过薄透镜时的变换 ?g}n$%*5y!  
^TyusfOz  
4.3.2高斯光束的聚焦 DdJxb{y7  
RV.z xPw>>  
4.3.3高斯光束的准直 ];R5[%:5  
]cc4+}L~  
4.3.4激光的扩束 uTpKT7t  
xB68RQe)  
4.4激光调制技术 ZFOYYht  
n]}+ :  
4.4.1激光调制的基本概念 b+'G^!JR  
P|v;'9  
4.4.2电光强度调制 iH9g5G`O  
U)zd~ug?m  
4.4.3电光相位调制 oIt.Pc~;'#  
Xl#vVyO  
4.5激光偏转技术 P0Ds7xh]h  
WVftLIJ  
4.5.1机械偏转 /R''R:j  
@\i6m]\X  
4.5.2电光偏转 "monuErg&  
+%>s\W+?]  
4.5.3声光偏转 si/F\NDT   
j$Vv'on  
4.6激光调Q技术 eE>3=1d]w  
f/Grem  
4.6.1激光谐振腔的品质因数Q =9\=5_V  
S&6}9r  
4.6.2调Q原理 $ e+@9LNK  
%aaOws  
4.6.3电光调Q W2wDSP-   
Umm_FEU#]  
4.6.4声光调Q Q0gO1 T  
[NFg9y;{h  
4.6.5染料调Q J@"Pv~R  
3LG}x/l  
4.7激光锁模技术  s+[_5n~  
u%V =Ze  
4.7.1锁模原理 Eof1sTpA  
=gGK243  
4.7.2主动锁模 UX41/# 4  
MEI]N0L3  
4.7.3被动锁模 l'&l!D&   
A~ '2ki5$g  
思考练习题4 1UJ(._0hR  
x&l?Cfvv=  
第5章典型激光器介绍 XU2 HWa  
O!d^v9hM,  
5.1固体激光器 8.o[K  
iEr|?,  
5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 Wv77ef  
)FMpfC>An  
5.1.2固体激光器的泵浦系统 BNyDEFd  
Q&MZ/Nnf  
5.1.3固体激光器的输出特性 u7^Z7; J  
8!3+Obj  
5.1.4新型固体激光器 PP.k>zsx  
_( w4\]  
5.2气体激光器 k5w+{iOh  
-njxc{b  
5.2.1氦氖(HeNe)激光器 9=rYzA?)+  
%p/Qz|W  
5.2.2二氧化碳激光器 ~NpnRIt  
E-*udQ  
5.2.3Ar+离子激光器 #E^%h  
sG}}a}U1  
5.3染料激光器 `*KS` z?  
>/6v` 8F  
5.3.1染料激光器的激发机理 U^VFHIm  
 *X*D, VY  
5.3.2染料激光器的泵浦 qI<*Cze  
k,X)PQc  
5.3.3染料激光器的调谐 aMm`G}9n  
I4m)5G?O2  
5.4半导体激光器 s<E_74q1  
)09_CC!a  
5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 [mw#a9  
'(+l77G  
5.4.2PN结和粒子数反转 W;~^3Hz6  
U,RIr8G  
5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 mTZlrkT  
_=U XNr8S  
5.4.4同质结和异质结半导体激光器 JR 2v}b  
DQ9 <N~l  
5.5其他激光器 |8`}yRsQ  
'! yyg#  
5.5.1准分子激光器 I #1_  
TCmWn$LeE  
5.5.2自由电子激光器 nqgfAQsE)  
U!3nn#!yE  
5.5.3化学激光器 & Radpb2p6  
MMhd-B1O&  
思考练习题5 BAX])~_  
i;6\tK"!  
第6章激光在精密测量中的应用 q/Q^\HTk  
<u4GIi <sm  
6.1激光干涉测长 _32ltnBX  
_qE2r^o"B  
6.1.1干涉测长的基本原理 j|lg&kN  
o S_'@u.5  
6.1.2激光干涉测长系统的组成 YV! !bI  
;1(OC-2>d  
6.1.3激光外差干涉测长技术 OX8jCW  
tE>3.0U0Q  
6.1.4激光干涉测长应用举例 JC>}(yQA  
,LcMNPr  
6.2激光衍射测量 7:bqh$3!s  
E+E5`-V  
6.2.1激光衍射测量原理 -[ ^wYr=  
f}Uw%S=w,  
6.2.2激光衍射测量的方法 t9 &O0tpe  
?ZTB u[  
6.2.3激光衍射测量的应用 S'ikr   
'\_ic=&u  
6.3激光测距 S1$\D!|1  
FAPgXmFzx  
6.3.1激光脉冲测距 `kekc.*-[@  
qn+mlduU  
6.3.2激光相位测距 61jDI^:  
E62*J$wN@  
6.4激光准直及多自由度测量 zYls>fbp,  
+|#:*GZ  
6.4.1激光准直仪 !my5-f>{(  
QL|Vke:N4  
6.4.2激光衍射准直仪 Y J1P5u:  
s-8>AW ep  
6.4.3激光多自由度测量 2{U4wTu  
~PoGuj2wA  
6.5激光多普勒测速 3`, m=1[)  
?I7H ):  
6.5.1运动微粒散射光的频率 i>!f|<  
i"_f46r P  
6.5.2差频法测速 q!O~*   
J4S2vBe16  
6.5.3激光多普勒测速技术的应用 -p%=36n  
PN\2 ^@>_  
6.6环形激光测量角度和角加速度 sjaG%f&h  
 1XHGW=n  
6.6.1环形激光精密测角 L` Qiu@  
[X~H Uk??  
6.6.2光纤陀螺 xmVK{Q YT$  
fF *a/\h %  
6.7激光环境计量 f(##P|3>R  
\!w7 N :m  
6.8激光散射板干涉仪 WX?|iw I~  
K0+J!- a]7  
思考练习题6 ` $zi?A:j  
]?<uf40Mm  
第7章激光加工技术 sq<y2j1oF  
?cpID8Z  
7.1激光热加工原理 hob%'Y5%D  
Ay56@_d2  
7.2激光表面改性技术 ,l@hhaLm?  
W cqYpPv  
7.2.1激光淬火技术的原理与应用 ~Q6ufTGhpM  
Ex<-<tY  
7.2.2激光表面熔凝技术 y<#y3M!\  
T1e}WJbFE  
7.2.3激光熔覆技术 ?[T&y ,ln  
?;i6eg17<  
7.3激光去除材料技术 M)|}Vn;!  
ap=M$9L'  
7.3.1激光打孔 szKs9er&  
yWX:`*GV  
7.3.2激光切割 Llg[YBJ7>  
y#T":jpR  
7.4激光焊接 KH[%HN5v  
C\fc 4  
7.4.1激光热导焊 `qr[0wM  
8{h:z 9]J  
7.4.2激光深熔焊 2I#fwsb  
yfaXScbE  
7.4.3激光复合焊 %q:V  
8-+IcyUza  
7.5激光快速成型技术 vU~#6sl  
.}z&$:U9[  
7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 ZA:YoiaC#  
b$M? _<G  
7.5.2激光快速成型技术 N4$0ptz#}G  
&z,w0FOre  
7.5.3激光快速成型技术的重要应用 [81k4kU  
1Z*-@%RX  
7.6其他激光加工技术 > Y[{m $-  
ZpWG  
7.6.1激光清洗技术 bup;4~g  
D^f;dT;-  
7.6.2激光弯曲 R%b,RH#  
s V{[~U,|  
思考练习题7 ;pC-0m0Y  
7';PI!$  
第8章激光在医学中的应用 iD{;!dUZ  
pU}>}  
8.1激光与生物体的相互作用 kgYa0 e5  
*6=[Hmygi  
8.1.1生物体的光学特性 ~KrzJp=5F  
T!J\Dm-  
8.1.2激光对生物体的作用 jaNkWTm :  
/G</ [N5  
8.1.3激光对生物体应用的优点 D'A)H  
GyT{p#l  
8.2激光在临床治疗中的应用 "iOT14J!7  
9[8?'`m  
8.2.1激光临床治疗的种类与现状 5 {'%trDEy  
3hb1^HNT  
8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 dG6Mo76  
|-2,k#|  
8.2.3激光在眼科中的应用 "-N%`UA  
Tb~(?nY5  
8.2.4激光在泌尿外科中的应用 [UFLL:_sC  
4Mnne'7  
8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 6%O"   
O cm  
8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 lSQANC'  
d}IVYI  
8.2.7光动力学治疗 Xc`'i@FX  
V#5BZU-  
8.3激光在生物体检测及诊断中的应用  ^d4#  
a o\+%s  
8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 J[]YG+r  
8n1Sy7K!;  
8.3.2激光断层摄影 HR)joD*q;[  
 #*?5  
8.3.3激光显微镜 mltN$b%G=d  
.:$%3#N$(Y  
8.4医用激光设备 lvk(q\-f  
(x#4BI}L9)  
8.4.1医用激光光源 P ,5P6Y9  
/GfC/)1_  
8.4.2医用激光传播用光纤 qnru atA  
ym<G.3%1  
8.5激光应用于医学的未来 m9xO& @#vx  
QT^W00h  
8.5.1医用激光新技术 ?%B%[u  
" c}pY^(  
8.5.2光动力学治疗的前景 3 uhwoE  
YVqhX]/   
思考练习题8 '$4o,GA8  
[C/h{WPC-  
第9章激光在信息技术中的应用 uppA`>  
f; >DM  
9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 #![b9~%WTh  
EC&w9:R  
9.1.1半导体激光器 ,Q >u N  
]J:?@}\^  
9.1.2光纤激光器 v lOMB  
{i`BDOaL  
9.1.3光放大器 sf7'8+wj>  
)\'U$  
9.2激光全息三维显示 p\1[cz)B  
*W%HTt"N  
9.2.1全息术的历史回顾 gx@b|rj;  
W1U r~x`  
9.2.2激光全息术的基本原理和分类 F;5.nKo  
:!'aP\uE  
9.2.3白光再现的全息三维显示 l+y/Mq^QB  
}4  5|  
9.2.4计算全息图 :C_\.pA  
)r5QOa/  
9.2.5数字全息术 BTgL:  
>mi%L3Pk  
9.2.6全息三维显示的优点 N>'1<i?  
95[yGO>ZYz  
9.2.7全息三维显示的应用 _~| j~QE]  
TZ?va@2  
9.2.8全息三维显示技术的展望 F=$2Gz 'RT  
uXNJ{]o  
9.3激光存储技术 n3jA[p:  
VQ{}S $jQ  
9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 _(TavL>l =  
{&,a)h7&  
9.3.2激光光盘存储 _:?)2NV  
& tkkn2t  
9.3.3激光体全息光存储  r,!7TuBl  
=>n:\_*M  
9.3.4激光存储技术的新进展 9)3ok#pQ/  
G! L=W#{  
9.4激光扫描和激光打印机 DNq=|?qn]  
2.Th29]  
9.4.1激光扫描 srw5&s(3X  
7Ha +@  
9.4.2激光打印机 |9{l8`9}_  
Xu3o,k  
9.5量子光通信中的激光源 yf2U-s  
M)!8 `]  
9.5.1量子光通信 =YE"6iU  
cRDjpc]  
9.5.2量子态发生器及应用 p&_Kb\} U  
3)Wi? -  
思考练习题9 )PVX)2P_C  
0<Vw0%!  
第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 My&h{Qk  
r8pTtf#Q  
10.1激光核聚变 [^A93F  
 M#IGq  
10.1.1受控核聚变 /<\>j+SC  
3^xTZ*G  
10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 JLp.bxx  
]<WKi=  
10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 "|gNNmr  
.zAB)rNc |  
10.2激光冷却 .fk!~8b[Q+  
#E3Y; b%v  
10.3激光操纵微粒 `[0.G0i  
9mIq9rQ|*  
10.3.1光捕获 W1w)SS  
Q>cLGdzO  
10.3.2微粒操纵 #5-0R7\d7  
!E'jd72O  
10.4超越经典衍射极限的分辨率 ygW,4Vz7J  
MW &iNioX  
10.4.1解析延拓 _Y40a+hk]  
=mxmJFA  
10.4.2综合孔径傅里叶全息术 rg]eSP3 W  
<*<7p{x  
10.4.3傅里叶叠层算法 }Gqx2 )H  
(x2I*<7P  
10.4.4相干谱复用 QHUoAa`6v  
\h~;n)FI  
10.4.5非相干结构光照明成像 Vf`n>  
-5l74f!i  
10.4.6超分辨荧光显微镜 ?_3K]i1IS  
X<9jBj/t  
10.5激光光谱学 {a-p/\U  
P ^R224R  
10.5.1拉曼光谱 {e/Qs|a R  
r5xu#%hgp;  
10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 8p  }E  
4nzUDeI3MG  
10.5.3频率高分辨的双光子光谱 V/j+Z1ZW  
]xBQ7Xqf|  
10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 n a])bBn  
yHT8I  
10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 v4kk4}lE  
`PnB<rf:*1  
10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 ?*zRM?*  
ZY-W~p1:G  
10.6.1电磁波的正常多普勒效应 i9[=x(-@  
hhLEU_U  
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 9]r6V   
eVL'Ao&Ho  
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 GxL5yeN@(  
:PuJF`k  
10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 t5G@M&d4Eo  
} :P/eY  
10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 H.qp~-n  
tJy6\~  
思考练习题10 NdZv*  
*D! $gfa  
附录A随机变量 tbrjTeC  
J)D/w[w  
A.1概率的定义和随机变量 LRW7_XYz  
>_XRh  
A.2分布函数和密度函数 by,"Orpwq;  
TXD\i Dq  
A.3推广到两个或多个联合随机变量 >y#<WB$i  
^$c+r%9k  
A.4统计平均 %|bqL3)a_  
|f;u5r!^=  
附录B随机过程 7Rqjf6kX`O  
,Ua`BWF  
B.1随机过程的定义和描述 d#cw`h<c~  
@2c Gx/1#  
B.2平稳性和遍历性 ;0(|06=  
(Vnv"= (  
参考文献 UmZ#Cm  
gF+Uj( d  
| z=:D*uh~  
eSHyA+ F  
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关键词: 激光原理
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最新评论

qqqoooppp 2021-01-08 09:32
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小康的天空 2021-04-11 19:57
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liaoxiangyu 2021-04-14 17:52
很不错的书
brant 2021-10-08 09:48
感谢分享
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