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。
% /qwqo`Q
d N7.W
0
ZSn r+ =ADOf_n} 第1章辐射理论概要与激光产生的条件
@uanej0q7 C~C`K%7 1.1光的波粒二象性
+O.q YX |kTq
&^$ 1.1.1光波
{WQ6=wGpS H JP~
lg 1.1.2光子
T\bpe ky~ =^ \?{oV 1.2原子的能级和辐射跃迁
JpxQS~VX _ {6l} 1.2.1原子能级和简并度
)uM v] ! ~V^GlY 1.2.2原子状态的标记
5=%KK3 7 p1B"% 1.2.3玻尔兹曼分布
^Ai QNL} )PW|RW 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁
CxSh.$l A;dD'Kgl 1.3光的受激辐射
X4Pm&ol +L @\/=;G 1.3.1黑体热辐射
$PAAmai gi $?dQ^]<, 1.3.2光和物质的作用
/Gn0|]KI PB!XApTb 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系
M|zTs\1I L&~' SC 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率
D @:'* Z( o\; hF3 1.4光谱线增宽
29m$S 7[ 67
~p n 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度
pf%; * Tu5p`p3-j 1.4.2自然增宽
FFN Sn ),[@NK&= 1.4.3碰撞增宽
<XtE|LG Xo&\~b#- 1.4.4多普勒增宽
6>
z{xYat yz5! >|EB 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型
L#J2J$ = vU]n0)<K B 1.4.6综合增宽
gS@<sO$d> .wyuB;: 1.5激光形成的条件
!2^~ar{2
M&<qGV$A 1.5.1介质中光的受激辐射放大
EU04U d> F. C> 1.5.2光学谐振腔和阈值条件
%g{)K)$,ui jA[Ir 3 思考练习题1
#S x 4nQ5zwiV 第2章激光器的工作原理
(|rf>=B+H . UH'U\M 2.1光学谐振腔结构与稳定性
DEt! /a{X .N@+M s3 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件
O&yAFiCd &I(\:|`o 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类
YbnXAi\y| ts}OE 2.1.3稳定图的应用
ewHs ]V+U #f HnM+ 2.2速率方程组与粒子数反转
$mE3 FJP> *Ms "{+C 2.2.1三能级系统和四能级系统
g_N^Y Li"+` 2.2.2速率方程组
P =6d<no&< <VutwtA 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布
#z<# oC5 HtiIg a 7 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布
pek=!nZ OP" _I!t 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布
W$()W) ?6{g7S% 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应
?6hd(^ YD;d* E%t 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和
0a^bAEP u @`a~ 2.3.1均匀增宽介质的增益系数
h]+;"v6 / (Y8 LyY 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和
VJT /9O)Z| XWQ `]m) 2.4非均匀增宽介质的增益饱和
R=&-nC5e !{+.)%d'g 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值
c@"FV ,L> / o
I 4&W 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数
_X mxBtk9f )S 4RR2Q> 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布
5J|S6x\ -!\%##r7~ 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和
80'@+A D ~cfXEjE6 2.5激光器的损耗与阈值条件
l>`66~+s,` $u'"C|>8 2.5.1激光器的损耗
jZPGUoRLg jC># `gD 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程
a0gg<M l ~:o$}`mW 2.5.3阈值条件
D}lqd Ja D4|Ajeo;1 2.5.4对介质能级选取的讨论
I`rN+c: (d D7"zQ 思考练习题2
PnInsf%; M j6,VD9L 第3章激光器的输出特性
-]Su+/3(, JGTsVa2 3.1光学谐振腔的衍射理论
{wj%WSQj/y }2"W0ZdWD 3.1.1数学预备知识
SZ9 DT A%HIfSzQBS 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式
AWx@Z7\z"g W 02 z}"# 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程
/j}Tv.'d #k|f>D 4 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模
v
@0G^z| U5H%wA['m 3.2对称共焦腔内外的光场分布
5 QuRwu_ e98QT9 3.2.1共焦腔镜面上的场分布
UH}lKc=t +hr|$ 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布
_cWuRvY +$ nNYD
3.3高斯光束的传播特性
ng9e)lU~*b LQ4:SV'3 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布
h]t v+\0 SO( BkxV@ 3.3.2高斯光束的相位分布
IF|;;*Z8 .'_}:~ 3.3.3高斯光束的远场发散角
}u3|w0~c) y*{zX=]l< 3.3.4高斯光束的高亮度
y&5
O) h8 N|m0W 3.4稳定球面腔的光束传播特性
[ ~
2m*Q P-gj SE|yh 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔
G$V=\60a- tlUh8os 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性
XX%K_p`&Z 43B0ynagN 3.5其他几种常用的激光光束
E
z}1Xse JZ`h+f At 3.5.1厄米-高斯光束
@0 P4pt;( ox&? `DO 3.5.2拉盖尔-高斯光束
9 ?O8j1F G"J
nQ 3.5.3贝塞尔光束
em3+V JG'%HJ"D 3.6激光器的输出功率
7`t"fS yTg|L9 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率
gMF6f% `14@dk
3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率
I8) D | TM n 3.7激光器的线宽极限
r|4D.O] 0 {z8pNrc 3.8激光光束质量的品质因子M2
3w"JzC@ 0m*b9+ q 3.9模式激光的某些一阶统计性质
~ E6e ~ K'J_AMBL 3.9.1单模激光的一阶统计性质
#U L75 v/rBjUc+X 3.9.2多模激光的一阶统计性质
CE96e y JfWkg`LqL 思考练习题3
>\<eR]12 5Ex[}y9L` 第4章激光的基本技术
u uwJ- )M+po-6$1 4.1激光器输出的选模
a<\n$E#q EF\OM?R 4.1.1激光单纵模的选取
IS(F_< . \UZGXk 4.1.2激光单横模的选取
}vU/]0@,E ;xz_H$g 4.2激光器的稳频
'= Zm[P, Y FJaf"?8g 4.2.1影响频率稳定的因素
Q%d%Io \-t r1-MO`6 4.2.2稳频方法概述
Kq Jln)7 7<e}5nA/ 4.2.3兰姆凹陷法稳频
Y a\:C] xJ{ r9~ 4.2.4饱和吸收法稳频
[>a3` 0M Mi|13[p{ 4.3激光束的变换
j# 2Xw25 J~WT;s 4.3.1高斯光束通过薄
透镜时的变换
wMR,r@} lAi5sN)|$ 4.3.2高斯光束的聚焦
P7=`P 0{
mm% @o 4.3.3高斯光束的准直
.W ~ XX }B7Txo, Z 4.3.4激光的扩束
~8nR3ki &2XH.$Q 4.4激光调制技术
"y"o V[` "i#g [x 4.4.1激光调制的基本概念
&t<g K
D 5?` 4qSU z 4.4.2电光强度调制
~$K{E[^< IKP_%R8 . 4.4.3电光相位调制
[q!]Ds"
_ N9G xJ6 4.5激光偏转技术
$%bd`d*S &t8, 326; 4.5.1机械偏转
d)! '5Zr M GNv{ Ij< 4.5.2电光偏转
f?/OV * }FS_"0 4.5.3声光偏转
n4dNGp7\` }WFI /W' 4.6激光调Q技术
0~BaQ,
A @ Sz B<PP2 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q
E`JW4)AH t27UlFX 4.6.2调Q原理
Pd&KAu|<` h u0z
36 4.6.3电光调Q
~L<"]V+B tK UW 4.6.4声光调Q
zo@vuB. P ah@d!%A 4.6.5染料调Q
WcSvw PZ6R+n8 4.7激光锁模技术
} [z7V "$(D7yFO 4.7.1锁模原理
ej_u):G* [6RODp3') 4.7.2主动锁模
~
2Hw\fx l2 n`fZL 4.7.3被动锁模
Ix_w.f =8 &_ : 9.I 1 思考练习题4
} G{"Mp4 SP lt=*C#_ 第5章典型激光器介绍
v=G*K11@ `` g 5.1固体激光器
.yfp-n4H Brs6RkRf 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质
rWJ5C\R
=\2gnk~ 5.1.2固体激光器的泵浦系统
F5:xrcyC jRiMWolLv 5.1.3固体激光器的输出特性
Cx~;oWZ +$L}B-F 5.1.4新型固体激光器
JL#LCU
? xF3FY0U[ 5.2气体激光器
,\
1X\ S+.>{0!S" 5.2.1氦氖(HeNe)激光器
U 5j4iz' &8i$`6wY 5.2.2二氧化碳激光器
t=}]4&Yp nU{Qi;0 5.2.3Ar＋离子激光器
>ryA:TO{ q M _c-^F 5.3染料激光器
1qAE)8ie %-fXa2 5.3.1染料激光器的激发机理
h C"'cUrcN iTdamu`L 5.3.2染料激光器的泵浦
'vt Jl 7=yM 40 5.3.3染料激光器的调谐
;|XX ^ >G!=lLy R 5.4半导体激光器
+ @fEw xPm{'J+b~ 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件
O 95gdxc |H5GWZ
O{^ 5.4.2PN结和粒子数反转
bnL!PsG$K, c ZYvP 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件
]pB5cq7o w3
vZ}1| 5.4.4同质结和异质结
半导体激光器
e%ro7~ AfO.D ?4x 5.5其他激光器
u!~kmIa4 dKEy6C"@ 5.5.1准分子激光器
a,4GE' 2K/t[.8 5.5.2自由电子激光器
,< P"\W 2Jiy`(P 5.5.3化学激光器
))d qC l ?m 5"|f\ 思考练习题5
PtQ[({d3R _\IA[-C+O 第6章激光在精密测量中的应用
!jB}}&Ii W. {+0xx 6.1激光干涉测长
?1r;6 7]?y
_%kT 6.1.1干涉测长的基本原理
"h1ek*(?< g2?W@/pa 6.1.2激光干涉测长系统的组成
$ D65&R WQCnkP 6.1.3激光外差干涉测长技术
$;=^|I4E D,p 2MBr 6.1.4激光干涉测长应用举例
s =:LS
73!NoDxb 6.2激光衍射测量
zobFUFx %/\sn<6C} 6.2.1激光衍射测量原理
tkptm%I _
%LHt {:9. 6.2.2激光衍射测量的方法
gGCr~ .5 b(U5 n"cdA 6.2.3激光衍射测量的应用
$_ '<kH-eP nt&%
sM-X 6.3激光测距
?r)>SB3(e )!V J\ 6.3.1激光脉冲测距
Z;+;_Cw 5IzCQqOPgX 6.3.2激光相位测距
^j.3'}p )D+eWo 6.4激光准直及多自由度测量
%kkDitmI{ KU/QEeqbrp 6.4.1激光准直仪
{_4Hsw?s6 Y@UW\d*'%I 6.4.2激光衍射准直仪
Y/m-EL c"CR_ 6.4.3激光多自由度测量
l(3PxbT *h?}~!AjY 6.5激光多普勒测速
7 ,?ai6{ Y*lc ~X 6.5.1运动微粒散射光的频率
wS$ 'gKA6 V$$9Rh 6.5.2差频法测速
]{|l4e4P 07(LLhk@d 6.5.3激光多普勒测速技术的应用
2C"i2/NH' '>bn94$ 6.6环形激光测量角度和角加速度
iSX:H; {<Y!'WL{ 6.6.1环形激光精密测角
6 AY~ >p pXQ$n:e 6.6.2光纤陀螺
lt5Knz2G,Z J7EWaXGbz 6.7激光环境计量
X?r $o>db .
Z9c.E{ 6.8激光散射板干涉仪
cF9ZnT. Mz)
r' 思考练习题6
meap ;p 5Em.sz;:8 第7章激光加工技术
y{P~!Yn| vgNrHq&2q 7.1激光热加工原理
C^] UK \:JY[s/ 7.2激光表面改性技术
|a\,([aU hf)R PG& 7.2.1激光淬火技术的原理与应用
t > 64^nS \\oa[nvL~ 7.2.2激光表面熔凝技术
RWDPsZC (o\ D=!a 7.2.3激光熔覆技术
,&O&h2= .",BLuce 7.3激光去除材料技术
>*l2]3' ` fgo3Gy*# 7.3.1激光打孔
t B}W
)Eb :q2RgZE 7.3.2激光切割
n -wOLH ZWB3R 7.4激光焊接
5ry[Lgg ;'!h(H 7.4.1激光热导焊
o/RGz PR {FC<vx{42 7.4.2激光深熔焊
*`bES V
: +).=}.k 7.4.3激光复合焊
0@&;JMh6< u
VUrg;> 7.5激光快速成型技术
&MONg=s3 +&1#ob"6lq 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点
0J5$
Yw1'F 5VN~?# K 7.5.2激光快速成型技术
~dsx| G?p Kt"4<' 7.5.3激光快速成型技术的重要应用
85FzIX-F % PDh! B _ + 7.6其他激光加工技术
[#:yOZt m Le
70U 7.6.1激光清洗技术
D/2 ;b;- 7Z81+I|&8 7.6.2激光弯曲
%we! J%'Y] d5W = ? 思考练习题7
LXc;`] ,;=is.h 9 第8章激光在医学中的应用
6k1_dRu 'HWPuWW 8.1激光与生物体的相互作用
7: C2xC {]y!2 r 8.1.1生物体的
光学特性
cgQ2Wo7tCq Fow{-cs_p 8.1.2激光对生物体的作用
'EU|w,GL} w*4sT+
P 8.1.3激光对生物体应用的优点
ugW.nf*O +ldgT" 8.2激光在临床治疗中的应用
R
<u\
- t$uj( y> 8.2.1激光临床治疗的种类与现状
H]0 (GLvH x Sv@K5"8! 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用
%Bk PkQA niCq `! 8.2.3激光在眼科中的应用
wA%,_s /U 4e|(= W` 8.2.4激光在泌尿外科中的应用
wH qbTA 8{-bG8L> 5 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用
7(zY:9|( 04#r'UIF 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术
HD}3mP g\?7M1~ 8.2.7光动力学治疗
_8?r!D#P;s -s6;IoG/ 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用
EMS$?"K 'n!Sco)C 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断
&PEw8: TX onUF@3V 8.3.2激光断层摄影
|+Ub3<b[] 8.D9Op U 8.3.3激光显微镜
n{.SNipU X>rv{@K bL 8.4医用激光设备
&qeM YYY 6\/(T W& 8.4.1医用激光
光源 VQ`a-DL #mc GT\tQ 8.4.2医用激光传播用
光纤 'uF"O"* h@(S];. 8.5激光应用于医学的未来
m[?gN&%nc B#x.4~YX 8.5.1医用激光新技术
cpBTi 9GVv[/NAb 8.5.2光动力学治疗的前景
Nc[u ?- {rZ )! 思考练习题8
+S}/ 6dg *Q 2}Qbu 第9章激光在信息技术中的应用
g=n /w \MFjb IL 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器
;*8,PV0b_< +,ojlTVlt 9.1.1半导体激光器
EEO)b_( /%T d( 9.1.2光纤激光器
c o%-d [>U =P` 9.1.3光放大器
HFrwf {J ir3EA'_>N 9.2激光全息三维显示
Kh2!c+Mw .Zv uhOn^ 9.2.1全息术的历史回顾
\#)w$ O A"~4|`W 9.2.2激光全息术的基本原理和分类
a/H|/CB 3 JQ]A"xTIa* 9.2.3白光再现的全息三维显示
:Z5Twb3h <;nhb 9.2.4计算全息图
E?[] N[0Kl d;O4)8 > 9.2.5数字全息术
YA%0{Tdxz )wueR5P 9.2.6全息三维显示的优点
T:(c/ > _G=k^f_ 9.2.7全息三维显示的应用
_m n2bc9M Z`Sbq{Kx 9.2.8全息三维显示技术的展望
X[KHI1@w w [7vxQ!- 9.3激光存储技术
tE HgQto r5S5;jL%t 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点
x C+TO eJwHe G 9.3.2激光光盘存储
DDwm;,eZ VgyY7IN x9 9.3.3激光体全息光存储
@Lf-=9 =S:Snk% 9.3.4激光存储技术的新进展
M|xs>+r* .7|Iausv 9.4激光扫描和激光打印机
s'JbG&T[J wPrqFpf 9.4.1激光扫描
X{G&r $ H$={i$*,Y 9.4.2激光打印机
$ I }k>F r>ca17 9.5量子光通信中的激光源
r`GA5 }M A$ Ok^ 9.5.1量子光通信
sw$$I~21 cHjnuL0fsy 9.5.2量子态发生器及应用
G=l-S\0@ pDV8B/{ 思考练习题9
|g,99YIv> ].r~?9'/ 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用
N(=Z4Nk5 hX9vtV5L 10.1激光核聚变
nBJ'ak @\s*f7 10.1.1受控核聚变
~duF2m 72 vkE a [7 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法
5Sv;a(} WCUaXvw 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理
SA[wF c b:t|9 FE% 10.2激光冷却
~D\zz }l f'?FYBL 10.3激光操纵微粒
%v)O!HC} xka&,`z 10.3.1光捕获
L| K8 Z b}U 4 10.3.2微粒操纵
VtnVl`/] RB Og;EJ 10.4超越经典衍射极限的分辨率
^bG91"0A vMYL( ]e 10.4.1解析延拓
?8]g&V ,y}@I" 10.4.2综合孔径傅里叶全息术
<`' T#e$ ve f9*u` 10.4.3傅里叶叠层算法
!hWS%m@ 51-@4E2:l: 10.4.4相干谱复用
@<`P-+m B|SE | 10.4.5非相干结构光
照明成像
Cm%|hk>fQ r%\%tz'`j
10.4.6超分辨荧光显微镜
*w$3/ {L/ hhKT 10.5激光光谱学
e82xBLx R% Lq2ZgKd! 10.5.1拉曼光谱
Tnoy#w}Ve . oH)eD 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱
g1v=a IN 7Cpg~9% 10.5.3频率高分辨的双光子光谱
K( r@JW Dgc}T8R 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱
!U=o<)I A9Icn>3?`( 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术
sT'j36Nc<, R 4vf 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究
QWwdtk TpcJ 1*t 10.6.1电磁波的正常多普勒效应
~@mNR^W-W 9";qR, 10.6.2在负折射率材料中传播的电磁波的反常多普勒效应
pv8vW'G\E oy\U\#k 10.6.3折射光子晶体棱镜的设计以及负折射性质的实验验证
]w_JbFmT L<k(stx~ 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析
yb6gYN >u+% H
vzc 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果
c2Wp 8l l k.Mc6) 思考练习题10
B$ jX%e{:S 3b[.s9Q 附录A随机变量
*i>hFNLdOM *$Y_ %} A.1概率的定义和随机变量
Ug )eyu apj oIO-< A.2分布函数和密度函数
S!66t?vHB ?Ta<.j A.3推广到两个或多个联合随机变量
5,J.$Sax '| p"HbJ A.4统计平均
YI>9C 76L \aN7[>R.Q 附录B随机过程
J e 4hQJ<h 35J VF*z B.1随机过程的定义和描述
dU -nE5 4%#q.qI B.2平稳性和遍历性
Qs ys y DE+k'8\T 参考文献
OwPXQ 3S Nq1YFI>W 
X ?o6=)SC| G
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