激光原理及应用(第4版)

发布:cyqdesign 2020-03-30 17:35 阅读:5146
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。 MSeg7/MF  
" zD9R4\X.  
|G$-5 7fk  
NH}o`x/  
第1章辐射理论概要与激光产生的条件 \[.qN  
%"fO^KA.h]  
1.1光的波粒二象性 RWo7_XO  
6NhGTLI  
1.1.1光波 T]tu#h{ a  
rKI<!  
1.1.2光子 un -h%-e |  
ID! S}D  
1.2原子的能级和辐射跃迁 Zv=pS (9  
e@TwZ6l  
1.2.1原子能级和简并度 Ol+D"k~<C  
[u2t1^#Ol  
1.2.2原子状态的标记 9#&H'mG  
QRBx}!:NZ#  
1.2.3玻尔兹曼分布 C4.GtY8,d  
Y)1J8kq_  
1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 JS%LJ _J  
HiU)q  
1.3光的受激辐射 uL1lB@G@  
Zl3e=sg=  
1.3.1黑体热辐射 CM++:Y vJ  
|pWu|M _'  
1.3.2光和物质的作用 HF_8661g  
hhZ%{lqL  
1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 Ng*-Bw)p]  
0'$67pY  
1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 f+n {9Hz  
5|K[WvG@Co  
1.4光谱线增宽 3Wv^{|^  
.udLMS/_  
1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 Ry]9n.y  
6o3#<ap<  
1.4.2自然增宽 ~h Dp-R;  
~S;-sxoO0l  
1.4.3碰撞增宽 Pvi2j&W84  
 4W*o:Y!  
1.4.4多普勒增宽 2(l0Lq*  
Hv,ll1@h  
1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 M 80Q6K  
GF% /q:9  
1.4.6综合增宽 [Tbnfst  
zm5Pl G  
1.5激光形成的条件 Ti_G  
Q*ELMib  
1.5.1介质中光的受激辐射放大 pInEB6L.P  
ZSe30Rl\  
1.5.2光学谐振腔和阈值条件 n(eo_.W2|  
i({\fb|0  
思考练习题1 @!! u>1  
b5^>QzgD  
第2章激光器的工作原理 Er~KX3vF  
H8 ? Y{H  
2.1光学谐振腔结构与稳定性 uZrp ^  
} f&=}  
2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 $ [fqTh  
d!R+-Fp  
2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 sV{\IgH/x  
nf"#F@dk  
2.1.3稳定图的应用 Wd)\r.pJ  
AmDOv4  
2.2速率方程组与粒子数反转 2!B|w8ar  
'ZMh<M[  
2.2.1三能级系统和四能级系统 w[gt9]}N  
q 9xA.*  
2.2.2速率方程组 [[AO6.Z  
H(76sE  
2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 wW\@^5  
54>0Dv??H  
2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 jwE=  
H2: Zda#  
2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 U-1UWq  
;#v3C;  
2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 16 `M=R  
7JQ4*RM  
2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 K\U`gTGc  
i]k)wr(  
2.3.1均匀增宽介质的增益系数 LS<+V+o2%  
k $gcQ:|  
2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 EDgtn)1  
Y"8@\73(R  
2.4非均匀增宽介质的增益饱和 2ak]&ll+h  
}'x)e  
2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 $aJay]F  
ff.k1%wr^  
2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 er3~gm  
IL.bwt pQD  
2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 ,%IP27bPW  
`Ze$Bd\  
2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 G2I%^.s  
^z)De+,!4  
2.5激光器的损耗与阈值条件 >KrI}>!9r  
ms}o[Z@n  
2.5.1激光器的损耗 RNB&!NC  
5O]tkHYR  
2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 /fT"WaTEK  
SQK82 /  
2.5.3阈值条件 #*CMf.OCh  
Wgte.K> /  
2.5.4对介质能级选取的讨论 G^dp9A  
\a;xJzc9  
思考练习题2 oZY|o0/9  
?y>ji1  
第3章激光器的输出特性 xgIb6<qwY  
AA,/AKikd  
3.1光学谐振腔的衍射理论 W>w(|3\  
>uYQt ~s  
3.1.1数学预备知识 nsi? .c&0!  
m\jjj^f a  
3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 Ir>4-@  
Fw-Rv'\  
3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 5<PNl~0  
aB;f*x  
3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 w>X@ ,  
xOShO"4Z   
3.2对称共焦腔内外的光场分布 yD& Y`f#  
)Hin{~h  
3.2.1共焦腔镜面上的场分布 2=K|kp5  
!^F_7u@Q  
3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 BSHS)_xs  
AzJ;E tR  
3.3高斯光束的传播特性 3^ UoK  
tTTHQ7o*BD  
3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 (kY  0<  
hL/u5h%$  
3.3.2高斯光束的相位分布 =6ru%.8U,  
Ip7#${f5M  
3.3.3高斯光束的远场发散角 IowXVdm@6  
/YZMP'v  
3.3.4高斯光束的高亮度 H0"'jd  
$k&v juB.  
3.4稳定球面腔的光束传播特性 F!hjtIkPj  
}Em{?Hqy  
3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 diu"Nt  
4s:M}=]N  
3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 -V4{tIQY  
xP>cQELot  
3.5其他几种常用的激光光束 %+Nng<_U\T  
)s:kQ~+  
3.5.1厄米-高斯光束 T8g\_m  
|Y}YhUI&  
3.5.2拉盖尔-高斯光束 3]kM&lK5\  
5%9Uh'y#  
3.5.3贝塞尔光束 UVl B=  
rAHP5dx:  
3.6激光器的输出功率 U'F}k0h?\'  
V]J"v#!{  
3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 7)<Ib j<M  
-7w}+iS  
3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 K:< Viz  
Jy}~ZY  
3.7激光器的线宽极限 9[VYd '  
IxUj(l1Fm  
3.8激光光束质量的品质因子M2 {G vGV  
/dg?6XT/  
3.9模式激光的某些一阶统计性质 J/Y9X ,  
,m`&J?  
3.9.1单模激光的一阶统计性质 YC 4c-M  
]8}2  
3.9.2多模激光的一阶统计性质 u{=h%d/  
Ws3z-U>j  
思考练习题3 ) q'D9x9  
nHbi{,3  
第4章激光的基本技术 W^^0Rh_  
-eK0 +beQ  
4.1激光器输出的选模 ] H;E(1iU  
8i;drvf  
4.1.1激光单纵模的选取 VFZyWX@#u  
S_Nm?;P  
4.1.2激光单横模的选取 J&h59dm-  
:9 (kU  
4.2激光器的稳频 3C!|!N1Hn  
a'Cny((  
4.2.1影响频率稳定的因素 |*J;X<Vm  
_z%\53h  
4.2.2稳频方法概述 H74'I}  
0&NM=~  
4.2.3兰姆凹陷法稳频 y~]D402Cx  
D +0il=5  
4.2.4饱和吸收法稳频 "dv\ 9O  
j8e=],sQ  
4.3激光束的变换 W?E01"p  
L T`T~|pz  
4.3.1高斯光束通过薄透镜时的变换 mp sX4  
9(HGe+R4o  
4.3.2高斯光束的聚焦 6@# =z  
4IW90"uc  
4.3.3高斯光束的准直 R6 ej  
ts[8;<YD  
4.3.4激光的扩束 tOnOzD  
* wqR.n?  
4.4激光调制技术 Yy/,I]F  
/J-.K*xKt  
4.4.1激光调制的基本概念 +ah4 K(+3  
l8+1{6xP  
4.4.2电光强度调制 7`L]aRS[  
3_;=y\F  
4.4.3电光相位调制 {c?{M.R  
zBTxM  
4.5激光偏转技术 !}P^O(oY  
?S=y>b9R  
4.5.1机械偏转 X0ugnQ6  
*j,noHUT~>  
4.5.2电光偏转 "S{GjOlEDF  
&=%M("IlD  
4.5.3声光偏转 T<nK/lp1t  
^oDs*F  
4.6激光调Q技术 !T)_(}|6}  
''9K(p6  
4.6.1激光谐振腔的品质因数Q ixM#|Yq  
*R4=4e2#S  
4.6.2调Q原理 ScInOPb'K  
2HE<WI^#h  
4.6.3电光调Q 4s>L]! W$8  
er 1zSTkg  
4.6.4声光调Q FR50y+h^$  
%y>*9$<pXe  
4.6.5染料调Q KTo}xLT  
*hFJI9G  
4.7激光锁模技术 .{;RJ:O  
:& $v.#  
4.7.1锁模原理 uW}M1kq?+l  
;gJAxVD<  
4.7.2主动锁模 c2GTN"  
Ygfy;G%  
4.7.3被动锁模 ~|{e"!(}  
kp?_ir  
思考练习题4 t]3:vp5N]  
=VWH8w.3  
第5章典型激光器介绍 CIwI1VR^  
%ID48_>*  
5.1固体激光器 M!VW/vdywL  
Q}lY1LT`  
5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 HuA4eJ(2  
f0g_Gn $  
5.1.2固体激光器的泵浦系统 ;L],i<F  
w1F)R^tU  
5.1.3固体激光器的输出特性 N-p||u  
|a0@4 :  
5.1.4新型固体激光器 L)H/t6}i  
9j;!4AJ1t  
5.2气体激光器 6lr<{k7Nw  
A i#~Eu*  
5.2.1氦氖(HeNe)激光器 A}uWy^w  
u8x#XESR7  
5.2.2二氧化碳激光器 33"!K>wC  
Oeg^%Y   
5.2.3Ar+离子激光器 \H PB{ ;  
bI;u};v  
5.3染料激光器 @9]TjZd  
4Dd]:2|D  
5.3.1染料激光器的激发机理 }&l%>P  
/I`-  
5.3.2染料激光器的泵浦 >#;>6q9_  
K9RRY,JB  
5.3.3染料激光器的调谐 7;#o?6!7  
zb!RfQ,  
5.4半导体激光器 ,}^;q58  
( ~>-6Nb 5  
5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 5S! !@P!,  
9~r8$,e  
5.4.2PN结和粒子数反转 0}>p)k3&A  
)\izL]=!t  
5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 <5|:QLqy  
@# p{,L  
5.4.4同质结和异质结半导体激光器 *@ S+J$  
7X/B9Hee  
5.5其他激光器 NdI~1kemr  
=#I/x=L:  
5.5.1准分子激光器 +'g~3A-G  
.k5&C/jv  
5.5.2自由电子激光器 )*BG-nM u  
Fy^8]u*Fu  
5.5.3化学激光器 Hq <!&  
#.@D}7y5  
思考练习题5 Q"GZh.m  
7a%)/ )<D  
第6章激光在精密测量中的应用 }K 2fwE  
AHP;N6Y6  
6.1激光干涉测长 7  nawnS  
RDu{U(!  
6.1.1干涉测长的基本原理 ?ieC>cr  
cD<5~`l  
6.1.2激光干涉测长系统的组成 (;nh?"5  
~Y7:08  
6.1.3激光外差干涉测长技术 K3J,f2Cn$  
@$|bMH*1:  
6.1.4激光干涉测长应用举例 f5t/=/6>F  
>s ;dooZ  
6.2激光衍射测量 Ij7[2V]c  
gCI{g. [I!  
6.2.1激光衍射测量原理 FlLk.+!t  
srIt_Wq  
6.2.2激光衍射测量的方法 5k<0>6;XH  
IKeO&]k  
6.2.3激光衍射测量的应用 (5=B^9{R  
z dUSmb  
6.3激光测距 ALp|fZ\vp  
^r 9  
6.3.1激光脉冲测距 7MwS[N%#  
_VLA2#V>   
6.3.2激光相位测距 ^" UZ.@sq'  
89%#;C  
6.4激光准直及多自由度测量 6tBe,'*  
}m.45n/  
6.4.1激光准直仪 6F3FcUL  
%_ Vj'z~T  
6.4.2激光衍射准直仪 9at_F'> R  
0{.[#!CSk  
6.4.3激光多自由度测量 Ou2p^:C(  
"VQ7Y`,+  
6.5激光多普勒测速 8/ PS#dM\  
h5 PZ?Zd  
6.5.1运动微粒散射光的频率 N9BfjT}  
1c*XmMB  
6.5.2差频法测速 7NQEnAl  
L-Pq/x2r  
6.5.3激光多普勒测速技术的应用 )s>R~7  
*L#\#nh7  
6.6环形激光测量角度和角加速度 /zIUYY  
`:YCOF  
6.6.1环形激光精密测角 Ox&]{  
sH+ 90|?  
6.6.2光纤陀螺 zIbrw9G  
C;XhnqWv+l  
6.7激光环境计量 'DtC=  
$3^Cp_p6  
6.8激光散射板干涉仪 yuq2)  
.%+y_.l  
思考练习题6 P?j;&@$^e  
C?t!Uvs  
第7章激光加工技术 FZ=xy[q]~  
{Z^q?~zC[  
7.1激光热加工原理 `]wk)50BVp  
UKp^TW1^  
7.2激光表面改性技术 x^)W}p"  
>|g(/@IO  
7.2.1激光淬火技术的原理与应用 x5eSPF1  
$9?<mP2-*  
7.2.2激光表面熔凝技术 i^"!"&tW#  
O#x=iZI  
7.2.3激光熔覆技术 Z90]I<a~  
WXe]Q bg  
7.3激光去除材料技术 P$*9Z@  
|a>,FZv8e  
7.3.1激光打孔 "*ww>0[  
sk7]s7  
7.3.2激光切割 2[g kDZ  
80 ckh  
7.4激光焊接 q:u,)6  
7(C:ty9  
7.4.1激光热导焊 "43F.!P  
Z^_gS&nDa~  
7.4.2激光深熔焊 YU/?AQg  
kt7x}F(?<  
7.4.3激光复合焊 63Z^ k(  
r>B|JPm  
7.5激光快速成型技术 ~ ;ObT=  
8QQh1q2  
7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 2$FH+wuW  
@IV,sz e  
7.5.2激光快速成型技术 J7+[+Y  
w[OUGn'  
7.5.3激光快速成型技术的重要应用 KRb'kW  
3>mAZZL5[  
7.6其他激光加工技术 '+7"dHLC;  
#M@~8dAH}M  
7.6.1激光清洗技术 h}4yz96WD  
PP8627uP  
7.6.2激光弯曲 qIvnPaYW  
I %|;M%B  
思考练习题7 (h'Bz6K  
AejM\#>  
第8章激光在医学中的应用 3? F~ H  
}!V-FAL  
8.1激光与生物体的相互作用 c/E'GG%Q%  
P=R-1V  
8.1.1生物体的光学特性 _fS4a134R  
i(> WeC+  
8.1.2激光对生物体的作用 &pW2R}  
*auT_*  
8.1.3激光对生物体应用的优点 jcHyRR1R  
&cwN&XBY  
8.2激光在临床治疗中的应用 KkCsQ~po  
gFl@A}  
8.2.1激光临床治疗的种类与现状 "EwzuM8 f  
/h8100  
8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 b>Ea_3T/  
Hb0_QT~  
8.2.3激光在眼科中的应用 N9 h|_ax  
7[I +1  
8.2.4激光在泌尿外科中的应用 JJ9R, 8n6  
~ +h4i'  
8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 v2k@yxt(  
|5jrl|  
8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 vIf-TQw  
wHh6y?g\  
8.2.7光动力学治疗 `\GR Y @cg  
6q^\pJY%&7  
8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 (__$YQ-  
88l1g,`**  
8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 $PRUzFZ  
Iw?*y.z|  
8.3.2激光断层摄影 yhrjML2K  
ld3H"p rR  
8.3.3激光显微镜 3)I]bui  
F}=_"IkZ  
8.4医用激光设备 Mfnfp{.)  
gegM&Xo  
8.4.1医用激光光源 3aU5rbi|B  
bo1J'pU  
8.4.2医用激光传播用光纤 -ijzo%&qA  
#8zC/u\`=  
8.5激光应用于医学的未来 %7QSBL  
=cO5Nt  
8.5.1医用激光新技术 Lp/'-Y_  
z[6avW"q  
8.5.2光动力学治疗的前景 "!CVm{7[  
c-_1tSh}  
思考练习题8 8 Vf #t!t  
xojt s;n   
第9章激光在信息技术中的应用 ;" Aj80  
{{?MO{Mh*  
9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 (V1;`sI8  
Jg)( F|>o  
9.1.1半导体激光器 $0vWC#.A]  
%!eRR  
9.1.2光纤激光器 g/}d> 6  
v|KIVBkbT  
9.1.3光放大器 vG7Mk8mIr  
h?v8b+:0  
9.2激光全息三维显示 oUO3,2bn  
w}#3 pU<<  
9.2.1全息术的历史回顾 QUaV;6 4  
EV-sEl8ki  
9.2.2激光全息术的基本原理和分类 D+BiclJ  
w]nt_xj  
9.2.3白光再现的全息三维显示 }a#T\6rY  
Hzj8o3  
9.2.4计算全息图 K\xnQeS<W  
fj/L)i  
9.2.5数字全息术 v_Df+  
*JfGGI_E  
9.2.6全息三维显示的优点 $gN\%X/n"1  
1zCu1'Wv  
9.2.7全息三维显示的应用 egBk7@Ko  
j}d):3!  
9.2.8全息三维显示技术的展望 S(nQ?;9,  
Y652&{>q  
9.3激光存储技术 dQ~GE}[  
mj'N)6ga  
9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 v#d(Kj  
)+|wrK:*v  
9.3.2激光光盘存储  otfmM]f  
F(zCvT   
9.3.3激光体全息光存储 pUS:HJk|  
xQU//kNL  
9.3.4激光存储技术的新进展 bq) 1'beW  
6 rj iZ%  
9.4激光扫描和激光打印机 QlV(D<  
Q)BSngW+  
9.4.1激光扫描 M$Ui=GGq  
%rJDpB{  
9.4.2激光打印机 $]Ix(7@W  
8_w6% md  
9.5量子光通信中的激光源 4H;7GNu  
f3qR7%X?  
9.5.1量子光通信 Y0kcxpK/  
`xHpL8i$5  
9.5.2量子态发生器及应用 I4+1P1z  
[W{|94q  
思考练习题9 ezbk@no  
R+0gn/a[G  
第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 H^5,];  
AzF*4x  
10.1激光核聚变 /3k[3  
V6](_w!  
10.1.1受控核聚变 N\&VJc  
lhJY]tQt/  
10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 qdwo2u  
5de1rB|  
10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 Lg(G&ljE@k  
37:tu7e~c  
10.2激光冷却 h*D -Vo  
g.Qn,l]X/p  
10.3激光操纵微粒 Rf8ZH  
1 oKY7i$  
10.3.1光捕获 "~EAt$  
Sin)]zG~0  
10.3.2微粒操纵 2]Cn<zJ  
FN/l/OSb  
10.4超越经典衍射极限的分辨率 y7CXE6Y  
l{.PyU5)  
10.4.1解析延拓 ~,};FI  
.#Z'CZO|  
10.4.2综合孔径傅里叶全息术 #K@!jh)y^  
bZgo}`o%  
10.4.3傅里叶叠层算法 lul  
^`dMjeF  
10.4.4相干谱复用 .pe.K3G &  
.t>SbGC  
10.4.5非相干结构光照明成像 YGM7?o  
3hBYx@jTO  
10.4.6超分辨荧光显微镜 S{bp'9]$y  
*^7^g!=z2  
10.5激光光谱学 }id)~h_@  
i !sVQ(:  
10.5.1拉曼光谱 <_pLmYI  
>YXb"g@.  
10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 ow 6\j:$?  
z;@<J8I  
10.5.3频率高分辨的双光子光谱 `FNU- I4s  
yB *aG  
10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 Sh-B!  
0QquxYYw,  
10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 qFDy)4H)  
rk&oKd_&i  
10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 $^ir3f+  
w^HI lA  
10.6.1电磁波的正常多普勒效应 1 YtY=  
:4X,5X7tW=  
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 JUDZ_cGr  
@q]!C5  
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 uQW[2f  
#=Xa(<t  
10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 :mCGY9d4L  
wod{C!  
10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 n]5Pfg|a  
I 6<LKI/  
思考练习题10 U:MZN[Cc[  
FU}- .Ki  
附录A随机变量 #q0xlF@  
a04S&ezj  
A.1概率的定义和随机变量 ;9=4]YZt  
P??pWzb6HH  
A.2分布函数和密度函数 <>-gQ9  
j9RpYz  
A.3推广到两个或多个联合随机变量 w8>bct3@  
PiR`4Tu  
A.4统计平均 @N> rOA  
-ECnX/ "  
附录B随机过程 C;70,!3  
B1i'Mzm-4  
B.1随机过程的定义和描述 hdM?Uoo(4a  
CSm(yB{|pC  
B.2平稳性和遍历性 R5uz<  
5/m*Lc+r  
参考文献 95D(0qv  
Pff-eT+~m  
N;m62N  
^MT20pL  
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关键词: 激光原理
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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
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