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。 DY{JA
*N 9o Y%v7 ^YKEc0"w( QS y=JC9 第1章辐射理论概要与激光产生的条件 U:xr[' J%_
:A" 1.1光的波粒二象性 F
3}cVO2bY D{/GjFO 1.1.1光波 d7tH~9GX8 -$4PY, 1.1.2光子 f?_H02j`/E K$\]\qG6 1.2原子的能级和辐射跃迁 4>>d
"<}C qMz0R\4 1.2.1原子能级和简并度 V5RfxWtm: =8fp4# ]7 1.2.2原子状态的标记 ,?7U Rx* [>4Ou^=1 1.2.3玻尔兹曼分布 'LR5s[$j oO>mGl36H 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 [*#ms=Zdc [:sV;37s 1.3光的受激辐射 0AFjO) BfIGw 1.3.1黑体热辐射 4 S@^ym VID
;l;4 思考练习题1 N)03{$WM yNP
M- 第2章激光器的工作原理 NSUw7hnWvz 3VbMW, _&" 2.1光学谐振腔结构与稳定性 *pCT34 '-- 0$%:zHi5g 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 L\XnTL{ pM= @ 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 |vw0:\/ H K 38e,O 2.1.3稳定图的应用 v{"$:Z
ow
vX;WxA< 2.2速率方程组与粒子数反转 &p%0cjg"Q BYF vf(> 2.2.1三能级系统和四能级系统 D$+ 9` ]
hGU.C"( 2.2.2速率方程组 $+!/=8R) x4Mq{MrWp 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 x}$SB%9/ 9^,MC&eb 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 E4 GtJ`{X @r^a/] 5D 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 Stq&^S\x69 N ?TXPY 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 3,=97Si= oW3j|V 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 X]d;x/2 f^b.~jXSR} 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 ABw:SQ6=Q @9lV~,,U 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 eW, {E)x: d
_ )5Ks} 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 dE~]%fUFy- w{l}(:xPp 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 7v3'JG1r- :jlKj} 4A 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 ul$k xc=N $L7Z_JD5 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 \ :To\6\Ri F_.rLg GY 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和
n@xC?D:t* \9j +ejGf 2.5激光器的损耗与阈值条件 q#B=PZ'NA viB'ul7o 2.5.1激光器的损耗 .}!"J`{ W q{T [|(! 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 A!B: vJ sG{f xha 2.5.3阈值条件 L/\s~*:M Z OJ<^t} 2.5.4对介质能级选取的讨论 5My 4a9 E><$sN6 思考练习题2 nSY3 =Edx= 3L}eF g,d 第3章激光器的输出特性 * -uA\ q:h7Jik 3.1光学谐振腔的衍射理论
ac >NLG"[\ 3.1.1数学预备知识 3v\69 s a',6WugIP 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 _y:-_q kjAARW 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 Z~R7 G S 7pf
QF 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 7PTw' +{ 6 z`l}<q 3.2对称共焦腔内外的光场分布 gOiZ8K! O-P'Ff"}t 3.2.1共焦腔镜面上的场分布 4eVQO%&2 Kk.a9uKI} 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 /bdL.Y# V Qe,jK{Y<
- 3.3高斯光束的传播特性 E8X(AZ 2 p>#sR4d> 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 ^IQtXae6M 9w3KAca 3.3.2高斯光束的相位分布 HSwC4y} wrP3:!= 3.3.3高斯光束的远场发散角 i~Q nw-^B 2i9FzpC 3 3.3.4高斯光束的高亮度 1S[4@rZ \_io:{M 3.4稳定球面腔的光束传播特性 Q|KD$2rB r:{;HM+ 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 Ms<v81z5T %CoO-1@C 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 wjtFZGx& Jb/VITqN4 3.5其他几种常用的激光光束 Z.}Z2K af@R\"N9c 3.5.1厄米-高斯光束 d +45Y,| SI`ems{1>c 3.5.2拉盖尔-高斯光束 +MR]h
[ B,V:Qs6" 3.5.3贝塞尔光束 d9iVuw0u<
- +<ai 3.6激光器的输出功率 8u%rh[g' ~"J7=u1o 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 y3XR:d1cg QXI#gA
= 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 ,_K y'B w` GjQIA 3.7激光器的线宽极限 :(A k: Lbk Quq/d 3.8激光光束质量的品质因子M2 n +v(t h3 e
%(a 3.9模式激光的某些一阶统计性质 `\b eQ(g GvzaLEo 3.9.1单模激光的一阶统计性质 we0haK q# 6|/R* 3.9.2多模激光的一阶统计性质 b{BiC &3 ?%cZO " 思考练习题3 lb{X 6_. aH7@:=B 第4章激光的基本技术 '7<^x>D|
g '+2bQ 4.1激光器输出的选模 QVF561Yz .PD_Vv>C/> 4.1.1激光单纵模的选取 _BEDQb {"| =qvn?I^/ 4.1.2激光单横模的选取 FwE<_hq// U:AB%gr[ 4.2激光器的稳频 5d;(D i5z WN $KS"b6} 4.2.1影响频率稳定的因素 ],
IQ~ !a4`SjOgu 4.2.2稳频方法概述 _WGWU7h !q~f;&rg 4.2.3兰姆凹陷法稳频 c8N pk< :IO"' b 4.2.4饱和吸收法稳频 ~tLvD [n[ N(e>]ui 4.3激光束的变换 t*`G@Nj !
o?E. 4.3.1高斯光束通过薄 透镜时的变换 HBNX a ai<K 6) 4.3.2高斯光束的聚焦 [F!h&M0z %+((F +[ 4.3.3高斯光束的准直 g) ofAG2 @X2 zIF m 4.3.4激光的扩束 9!PM1<p ujn7DBE" 4.4激光调制技术 3!h 3flE de9e7.(2 4.4.1激光调制的基本概念 [s[!PlazX CD.
XZA[ 4.4.2电光强度调制 ^jXKM!}-E Vp1 Q^`a{G 4.4.3电光相位调制 J vl-=~ {z9,CwJan? 4.5激光偏转技术 L'$({ cJ>^@pd{ 4.5.1机械偏转 R|k!w] i!G<sfL 4.5.2电光偏转 I-Q(kWc #3O$B*gV6 4.5.3声光偏转 9&HaEAme Q O>)ug+ 4.6激光调Q技术 t]{, 7.S NA YwuE-` 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q J[UTn'M8] [,Y;# ; 4.6.2调Q原理 l$!Z};mw0E RDeI l& 4.6.3电光调Q rc f#8 * c( J 4 4.6.4声光调Q ^Ge|tBMoKE t Kjk< 4.6.5染料调Q ?IDkDv!na~ Snq0OxS[v 4.7激光锁模技术 o9v.]tb 2h) * 4.7.1锁模原理 bWZ
oGFT fG<[zt\e 4.7.2主动锁模 KhPDXY]! `uc`vkVZ 4.7.3被动锁模 S wO8d;e {;38& Izwz 思考练习题4 Q@s G6 iz m[w~h\FS 第5章典型激光器介绍 (9)uZ-BF, ^fU, 9 5.1固体激光器 o{7w&Pgs2 h m( 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 ;?gR ,AKZ yg%T{hyzH 5.1.2固体激光器的泵浦系统 #b1/2=PA "-Uqv @ 5.1.3固体激光器的输出特性 'l1cuAP!+ <2\Q Y 5.1.4新型固体激光器 I^O`#SA ( ]2z
Gb 5s" 5.2气体激光器 WWA!_ 8WwLKZ} 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 ,f
.#- LfsOGC 5.2.2二氧化碳激光器 CasFj9, 8y Go\\=T 5.2.3Ar＋离子激光器 |H8UT S X+ ]r1 Lr{7^S 5.3染料激光器 mW."lzIl V/8yW3]Xy 5.3.1染料激光器的激发机理 +s5Yg,4*
(!<G` ;}u 5.3.2染料激光器的泵浦 *L5L.: Ze a@-!,Hi 5.3.3染料激光器的调谐 0urM@/j+ Byns 6k 5.4半导体激光器 2J7JEv| PLWx'N-kqL 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 \'x?V Vw {"^#CSi 5.4.2PN结和粒子数反转 .Tc?9X~4 9riKSp:5 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 SA6.g2pFz p B79#4 5.4.4同质结和异质结 半导体激光器 !xD_=O j`"cU$NRM 5.5其他激光器 RTYhgq 4!< [5+. 5.5.1准分子激光器 oFS)3. btB> -pT 5.5.2自由电子激光器 S]D YEL$ _+ nlm5 5.5.3化学激光器 y7#vH< FuO'%3;c 思考练习题5 (2%z9W 1 2yX`9h> 第6章激光在精密测量中的应用 2 ZFp(e^% 96CC5 6.1激光干涉测长 t/:]\|]WB _qh YG1t 6.1.1干涉测长的基本原理 f<( ysl1[ V:
ivnx* 6.1.2激光干涉测长系统的组成 MXuiQ;./ mdIa `OZr 6.1.3激光外差干涉测长技术 6V c&g jiAN8t*P 6.1.4激光干涉测长应用举例 <7sGA{ 4O3-PU>N 6.2激光衍射测量 u:&Lf W RVm^ 6.2.1激光衍射测量原理 eMDra Jv@ T>s3s5Y 6.2.2激光衍射测量的方法 FG5t\!dt< EXYr_$gRs 6.2.3激光衍射测量的应用 qQ UCK s:#\U!>0` 6.3激光测距 v/WvT!6V` ].<B:]:, 6.3.1激光脉冲测距 G2}e@L0 AIFI@#3 6.3.2激光相位测距 K Z SvT{ sYb( g'W*' 6.4激光准直及多自由度测量 V3$Yr"rZ; eo&nAr 6.4.1激光准直仪 weky
5(: {z/Y~rf 6.4.2激光衍射准直仪 ];1M g :;]iUjiC8 6.4.3激光多自由度测量 =%V(n{7= !z]2+ 6.5激光多普勒测速 d % : *
"Z5bKL 6.5.1运动微粒散射光的频率 <) \ ^5 sO;vf 6.5.2差频法测速 B#K{Y$!v /2e&fxxD 6.5.3激光多普勒测速技术的应用 yk| < P\ gK8{ =A0c 6.6环形激光测量角度和角加速度 Q-}yZ Akbt%& 6.6.1环形激光精密测角 usR: -1{ VgO:`bDF 6.6.2光纤陀螺 ' =2/0-;Jf 3,<$z1Jm 6.7激光环境计量 z.q^`01/H r#%z1u 6.8激光散射板干涉仪 O F)G 2>t $ kA'9Y 思考练习题6 R6A {u ( M3U*'A\ 第7章激光加工技术 ~S, R`wo 9=J+5V^qD< 7.1激光热加工原理 $R2iSu{kO B~RVFc + 7.2激光表面改性技术 7x IXFuu ROyG+dUy 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 pp#xN /V#a V9 dRn2- [ 7.2.2激光表面熔凝技术 ?B"k9+%5ej N%k6*FBp~ 7.2.3激光熔覆技术 $-}a<UFE; <n) J~B^ 7.3激光去除材料技术 [%alnY ,X05&'@Z 7.3.1激光打孔 U$fh ~w<[ ([r4N#lx 7.3.2激光切割 ]c.1&OB7o ;p !|E3o. 7.4激光焊接 k e
sg ]K -r6cK,WVU 7.4.1激光热导焊 ")t
^!x(v O "$uw 7.4.2激光深熔焊 LK}Ih@ f IezO a l 7.4.3激光复合焊 PtUea
WPmH4L>T 7.5激光快速成型技术 0Y_?r$M .K=r.tf~ 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 fZqqU|tq jIMT&5k 7.5.2激光快速成型技术 UbD1h_ b ) ]/gu\90 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 GESEj%R/b 3++ }4%w 7.6其他激光加工技术 yM *-e m aL9 yNj}2 7.6.1激光清洗技术 OD*\<Sc WU wH W 7.6.2激光弯曲 X0\ 2q D Q M#1XbT 思考练习题7 CWP),]#n CEwMPPYnD 第8章激光在医学中的应用 6`>WO_<z bjQp6!TsZ 8.1激光与生物体的相互作用 ~6HpI0i /k$h2,O"* 8.1.1生物体的 光学特性 Kw`{B3" MM}lW-q; 8.1.2激光对生物体的作用 G E=J Y *Kpk1 8.1.3激光对生物体应用的优点 x)Y?kVw21" 1S&GhJ<wJ 8.2激光在临床治疗中的应用 F;4*,Ap O_zW/# 8.2.1激光临床治疗的种类与现状 emhI1
*} 8T7ex(w 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 64 )Fz} {XHAQ9' 8.2.3激光在眼科中的应用 S(B$[)( 'jw?XtG 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 @%(Vi!Cv"R :~I^ni 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 HHT_ }_? $pK lF0 . 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 Zj+S "`P :y/1Jf'2f 8.2.7光动力学治疗 |WiE`&?xP DzfgPY_Py 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 pyvH [ WH>= *\ 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 BBV"nm_(/ ;Y6XX_ 8.3.2激光断层摄影 B] KR * b W]7$?acv 8.3.3激光显微镜 ~[_u@8l!mN fH-fEMyW 8.4医用激光设备 !"v[\||1 rr@h9bak;g 8.4.1医用激光 光源 ,Wv@D"4? [@VM'@e7 8.4.2医用激光传播用 光纤 j W,b"[ /C[Q? 8.5激光应用于医学的未来 K nl`[Nl jmp0 %:+L 8.5.1医用激光新技术 "QKCZ8 _C N)I9NM[ 8.5.2光动力学治疗的前景 h23 "< AiP#wK ; 思考练习题8 6`PQP;
Dias!$g 第9章激光在信息技术中的应用 W )_|jpd[ <y
S|\Z| 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 t@&U2JaL>W R@X65o
9.1.1半导体激光器 o>6c?Xi& ~'9\y"N1 9.1.2光纤激光器 xU1_L*tu ' _%@d lT? 9.1.3光放大器 @%'1Jd7-Wp ?XlPK Y 9.2激光全息三维显示 tx*L8'j lN fT2F$U 9.2.1全息术的历史回顾 `hl8j\HV<} _xe fFy 9.2.2激光全息术的基本原理和分类 CN{xh=2qY[ (# c|San
9.2.3白光再现的全息三维显示 tD~
n PbbB P=[_W;->} 9.2.4计算全息图 RoFOjCc>D. g@O H,h / 9.2.5数字全息术 oH,{'S@q &o ;d 9.2.6全息三维显示的优点 Mp?Gi7o = 4St-Q]Y _ 9.2.7全息三维显示的应用
Ki\\yK l(y,lK=YP1 9.2.8全息三维显示技术的展望 68?> #o865 I}je m 9.3激光存储技术 ;*G';VuT ]vflx^<? 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 *)(S}D\94 >T#" Im- 9.3.2激光光盘存储 M
ZAz= )- _f1;Hhoa 9.3.3激光体全息光存储 h+ms%tNT *mJ\Tzc) 9.3.4激光存储技术的新进展 z:Z XdB)L) 4;bc!>
sfC 9.4激光扫描和激光打印机 Z[9t?ePL [ [#R ry 9.4.1激光扫描 F%:74.]Y I7#^'/ 9.4.2激光打印机 `h'7 X( AxfQ{>)0 9.5量子光通信中的激光源 >B<#,G G J{XlH 9.5.1量子光通信 q@^^jlHP *iN5/w{VG 9.5.2量子态发生器及应用 ;nx.:f 0j!xv( 1 思考练习题9 B p_8PjQ p/qu4[Mm 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 v:P=t2q R.\]JvqO 10.1激光核聚变 <L('RgA@X ([dwZ6$/J 10.1.1受控核聚变 I.'/!11> >m:n6 M'r 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 5WA:gy gB& k. NJ+ 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 t2iQ[`/?~ gq]@*C 10.2激光冷却 |[0Ijm2 Cw"[$E'J 10.3激光操纵微粒 XtQwLH+F
GkIhPn(d 10.3.1光捕获 &Hyy .a ~ Zn|( 10.3.2微粒操纵 g=KvCqJN lGt:.p{NG 10.4超越经典衍射极限的分辨率 B]NcY&A UpPl-jeT 10.4.1解析延拓 L]%!YP\<T *8_Dn}u?Jx 10.4.2综合孔径傅里叶全息术 5UJ ?1"J DK? Z 10.4.3傅里叶叠层算法 -G~/ GO 6<9}>Wkf 10.4.4相干谱复用 %{7*o5` U[2;Fkapi 10.4.5非相干结构光 照明成像 !RPE-S m[%':^vSr 10.4.6超分辨荧光显微镜 7n o6
&Z3%UOY 10.5激光光谱学 4x<H=CJC q{ _ f" 10.5.1拉曼光谱 =''WA:,=h T`MM<+^G 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 [y}h J[0 5T1 10.5.3频率高分辨的双光子光谱 c|(J%@B) Lyf5Yf([- 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 +0)M1!gK %t$KVV 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 /E2 P 4 Y}Nu 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 7M
_
mR Vh .zl[nx[9"D 10.6.1电磁波的正常多普勒效应 *];QPi~ " dG N0i 10.6.2在负折射率材料中传播的电磁波的反常多普勒效应 '&hd^9]Lo sVBr6
!v= 10.6.3折射光子晶体棱镜的设计以及负折射性质的实验验证 ll 1N`ke `d^Q!QxE 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 \<(EV,m 2 C7G,M 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 `"}).{N]C ,*dLE 思考练习题10 ,Jh#$mil #rF`Hk: 附录A随机变量 X.S<",a{qz &tvtL A.1概率的定义和随机变量 9r+ 'DX?> >e&
L" A.2分布函数和密度函数 1x=x,lcL `"[qb ?z A.3推广到两个或多个联合随机变量 -b{<V rZ -)^vO*b 0 A.4统计平均 u8.Tu7~ +p63J 附录B随机过程 zCQP9oK! 343d`FRa} B.1随机过程的定义和描述 q^< H G] wggB^ }~ B.2平稳性和遍历性 _tX=xAO9 $[Z~BfSQ 参考文献 MJqWc6{ n ?T_MP"  \?R# ZxP@ 1 ++g @8 （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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