激光原理及应用(第4版)

发布:cyqdesign 2020-03-30 17:35 阅读:5309
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。 b0t];Gc%b  
1;:2=8  
[?IERE!xQ  
09%eaoW  
第1章辐射理论概要与激光产生的条件 uqO51V~  
\GvVs  
1.1光的波粒二象性 x(=kh%\;  
}=GyBnXu  
1.1.1光波 }lxvXVc{I  
)E[5lD61  
1.1.2光子 aF;&#TsB  
{YGz=5^  
1.2原子的能级和辐射跃迁 ka>RAr J  
xwRnrWd^6  
1.2.1原子能级和简并度 +tV(8h4  
I8Zp#'|U  
1.2.2原子状态的标记 lMm-K%(2  
^g[])2",  
1.2.3玻尔兹曼分布 h |lQ TT  
%~W}262  
1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 (bo bKr  
S|>Up%{n[  
1.3光的受激辐射 y2qESAZ%k}  
YwF6/JA0^  
1.3.1黑体热辐射 eh`V#%S=  
6/-!oo   
1.3.2光和物质的作用 l =_@<p  
TAAsV#l  
1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 ~<Lf@yu-{  
tm|lqa  
1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 n7MS{`  
}DM2#E`_  
1.4光谱线增宽  CMg83  
Fhsmpe~  
1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 %&] }P;&  
W8P**ze4)  
1.4.2自然增宽 *g,?13Q_  
asq/_`  
1.4.3碰撞增宽 -E500F*b  
|,7J!7T(I  
1.4.4多普勒增宽 O)5PUyC:H  
apMYBbC  
1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 v]BQIE?R /  
K?;p:  
1.4.6综合增宽 bK].qN  
C5WCRg5&  
1.5激光形成的条件 z\E "={P&  
^ 2AF:(E  
1.5.1介质中光的受激辐射放大 c==Oio("  
V%0.%/<#5  
1.5.2光学谐振腔和阈值条件 1IlR  
o5D"<-=>  
思考练习题1 nfJ8Rt   
(k5DbP[  
第2章激光器的工作原理 "~(&5M\8`  
{4QOUqAu  
2.1光学谐振腔结构与稳定性 i]53A0l  
f~q&.,I(  
2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 9V],X=y~  
8@fDn(]w  
2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 R_qo]WvR;  
BH-[q9pf  
2.1.3稳定图的应用 >#:/ GN?  
7XDV=PQ[  
2.2速率方程组与粒子数反转 ) *A,L%  
bF KP V%`  
2.2.1三能级系统和四能级系统 C^%zV>o  
bSr 'ji  
2.2.2速率方程组 46zaxcY<!  
lz)"zV  
2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 ZmULy;{<)  
4v|/+J6G  
2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 E~>6*_?  
VRX" @uCD  
2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 t>wxK ,  
SznE:+  
2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 2Z O'X9  
H<;Fb;b  
2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 $CmX &%L=  
@ g75T`N  
2.3.1均匀增宽介质的增益系数 Ib2@Wi   
<c ovApx  
2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 \u]CD}/  
| sFe:TX  
2.4非均匀增宽介质的增益饱和 ^-IsK#r.k  
vs1Sh?O  
2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 \B2d(=~4  
~+#--BhV  
2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 |"yf@^kdC  
z/KZ[qH\  
2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 4*vas]  
 y"\,%.  
2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 'Y[A'.*}4  
<KwK tgzs  
2.5激光器的损耗与阈值条件 u- [t~-(a  
:Nz?<3R0\  
2.5.1激光器的损耗 #Q3PzDfj  
#tZf>zrs  
2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 B~>cNj<  
$G_Q`w=jM  
2.5.3阈值条件 mY`]33??v  
|2@en=EYk  
2.5.4对介质能级选取的讨论 zw: C*sY  
t;!]z-Y>  
思考练习题2 P!y`$Ky&  
atf%7}2  
第3章激光器的输出特性 )_v\{N  
kz0=GKic  
3.1光学谐振腔的衍射理论 5Vi]~dZu7  
QP%kL*=8  
3.1.1数学预备知识 m`$>:B  
C6d]tLE  
3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 yvz?4m"_yB  
#jZ@l3  
3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 mhk/>+hF  
Q)S>VDLA  
3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 0i\',h}9  
ufCqvv>'  
3.2对称共焦腔内外的光场分布 rAx"~l.=  
~*!u  
3.2.1共焦腔镜面上的场分布 "XNu-_$N<a  
iS"8X#[]N  
3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 5_)@B]~nM  
'qV3O+@MF  
3.3高斯光束的传播特性 S9p?*  
'e]HP-Y<  
3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 0zbLc%  
T;!ukGoFP  
3.3.2高斯光束的相位分布 90s;/y(  
RxZm/:yuJ.  
3.3.3高斯光束的远场发散角 1s`)yu^`v  
JzMZB"Z?  
3.3.4高斯光束的高亮度 @8nLQh^  
PXosFz~  
3.4稳定球面腔的光束传播特性 2L2 VVO  
W7L+8LU;  
3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 vUYJf99B  
&xiOTkqB  
3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 Iy S"  
.Z=Ce!  
3.5其他几种常用的激光光束 BR36}iS;V  
{/d4PI7)tK  
3.5.1厄米-高斯光束 dk_,YU'z  
yGvDn' m  
3.5.2拉盖尔-高斯光束 BWUt{,?KU  
M!gBmQZ1  
3.5.3贝塞尔光束 PK6*}y  
x _==Ss  
3.6激光器的输出功率 mX&xn2}qZ"  
Y{Da+  
3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 EZ"bW  
f.oP   
3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 wE$s'e  
zF5q=9 4$  
3.7激光器的线宽极限 o]Wz6 L  
1")FWN_K/T  
3.8激光光束质量的品质因子M2 mG)8U{L  
Q.,DZp   
3.9模式激光的某些一阶统计性质 e?V,fzg  
] @X{dc  
3.9.1单模激光的一阶统计性质 w[(n>  
3;*z3;#}  
3.9.2多模激光的一阶统计性质 =}JBA>q(  
2sKG(^=Z  
思考练习题3 +z\\VD  
Lt1U+o[ot  
第4章激光的基本技术 -bypuMQ-p  
n]+.  
4.1激光器输出的选模 lv4(4$T  
iTh xVD  
4.1.1激光单纵模的选取 &1wpGJqm  
{odA[H  
4.1.2激光单横模的选取 !@u&{"{`  
+W9]ED  
4.2激光器的稳频 `=79i$,,t  
nv"G;W  
4.2.1影响频率稳定的因素 =3*Jj`AV  
9x=3W?K:,  
4.2.2稳频方法概述 &Yp+k}XU  
! k,<|8(0  
4.2.3兰姆凹陷法稳频 2MuO*.9D  
6xHi\L  
4.2.4饱和吸收法稳频 R2w`Y5#`  
uPkb, :6~Z  
4.3激光束的变换 _gKu8$o=-  
~%s}S  
4.3.1高斯光束通过薄透镜时的变换 ^'vIOq-1v  
o/cr{>"N  
4.3.2高斯光束的聚焦 I"1CgKYK^+  
H"+wsM^@  
4.3.3高斯光束的准直 $jG4pPG  
FI{AZb_'  
4.3.4激光的扩束 cZ|lCy^  
x=-0zV  
4.4激光调制技术 IIxJqGN:  
OV[`|<C '  
4.4.1激光调制的基本概念 ?E<c[*F05  
WfG(JJ  
4.4.2电光强度调制 Vclr2]eV4O  
3B{[%#vO  
4.4.3电光相位调制 !\;:36B#6  
,=|4:F9  
4.5激光偏转技术 F$Q04Qw  
Jx$iwu  
4.5.1机械偏转 < Dd%  
+8AvTSgX%  
4.5.2电光偏转 tz4 ]hF  
2n|CD|V$ux  
4.5.3声光偏转 =&7@<vBpy  
\"x>JW4w  
4.6激光调Q技术 O*G1 QX  
@2 =z}S3O  
4.6.1激光谐振腔的品质因数Q SfW}"#L>5  
/p)F>WR  
4.6.2调Q原理 *N F$1  
:l,OalO  
4.6.3电光调Q yNa;\UF  
`T"rG }c  
4.6.4声光调Q \a))  
k_aW  
4.6.5染料调Q x<ax9{  
| o0RP|l  
4.7激光锁模技术 i#W*'   
lb~E0U`\E`  
4.7.1锁模原理 l-.(Ez*  
Zx{96G+1  
4.7.2主动锁模 /L v1$~  
V8PLFt;  
4.7.3被动锁模 U O<:.6"  
OeElMRU"  
思考练习题4 f:woP7FP  
sJZ!sznn  
第5章典型激光器介绍 W7=V{}b+  
kl}Xmw{tJ  
5.1固体激光器 E0l _--  
w? LrJ37u  
5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 /ty?<24ko  
P)6 lu8zQ  
5.1.2固体激光器的泵浦系统 g "hJ{{<  
UE :HMn6  
5.1.3固体激光器的输出特性 \9:wfLF8!  
OP! R[27>  
5.1.4新型固体激光器 -rSIBc:$8  
+(?>-3_z  
5.2气体激光器 v]"L]/"  
k<j"~S1  
5.2.1氦氖(HeNe)激光器 u[oUCTY  
+?m0Q;%b  
5.2.2二氧化碳激光器 1n=_y o  
F{m{d?:OA  
5.2.3Ar+离子激光器 'g)n1 {  
CN&  
5.3染料激光器 {1-V]h.<J  
}-DE`c  
5.3.1染料激光器的激发机理 a|_p,_  
@f1*eo5f  
5.3.2染料激光器的泵浦 {i [y9  
\7v)iG|#G&  
5.3.3染料激光器的调谐 q]% T:A=  
#8h ;Bj  
5.4半导体激光器 v?:: |{  
?1I GYyu!  
5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 Di5(9]o2  
OJO!FH)  
5.4.2PN结和粒子数反转 HU;#XU1  
!>$4]FkV  
5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 5|8^9Oe5  
s!+ pL|  
5.4.4同质结和异质结半导体激光器 aelO3'UN  
!#yq@2QX  
5.5其他激光器 ,IHb+K  
)_7>nuQ6  
5.5.1准分子激光器 (bp9Pjw  
,&^3Z  
5.5.2自由电子激光器 39i9wrP  
MGpt}|t-  
5.5.3化学激光器 - y AQ  
C.Uju`3  
思考练习题5 0(TTw(;  
nY%5cJ`"  
第6章激光在精密测量中的应用 UUe#{6Jx_  
XGrue6 ya  
6.1激光干涉测长 YDJ4c;37  
&a0r%L()X  
6.1.1干涉测长的基本原理 'tgKe!-@  
6IcNZ!j98  
6.1.2激光干涉测长系统的组成 `:NaEF?Sj  
}_'IE1bA  
6.1.3激光外差干涉测长技术 c}Z6V1]QP  
2x]>l? 5b  
6.1.4激光干涉测长应用举例 ~uWOdm-"[  
pKUP2m`MW  
6.2激光衍射测量 9A'Y4Kg<C  
friWW ^  
6.2.1激光衍射测量原理 Dim> 7Wbh  
-fI`3#  
6.2.2激光衍射测量的方法 ||7x;2e  
]}="m2S3  
6.2.3激光衍射测量的应用 BaI $S>/Q  
#N(= 3Cj  
6.3激光测距 B!]2Se2G  
n.MRz WJpZ  
6.3.1激光脉冲测距 '@|_OmcY  
}Db[ 4  
6.3.2激光相位测距 (IqZ@->nw  
B(g_Gm<  
6.4激光准直及多自由度测量 u7%D6W~m0  
|077Sf|  
6.4.1激光准直仪 4S"\~><  
CvSIV7zYo  
6.4.2激光衍射准直仪 E51dV:l  
.T<= z  
6.4.3激光多自由度测量 {6;9b-a]  
#AkV/1Y  
6.5激光多普勒测速 ^ 2GHe<Y  
e~%  ;K4  
6.5.1运动微粒散射光的频率 8I20*#  
P9Yy9_a|x  
6.5.2差频法测速 E907fX[R~  
h` U?1xS  
6.5.3激光多普勒测速技术的应用 j`'`)3f  
Ei}/iBG@  
6.6环形激光测量角度和角加速度 J?@DGp+t  
,j;m!V  
6.6.1环形激光精密测角 ;h6v@)#GX  
[v7^i_d  
6.6.2光纤陀螺 TNCgaTJ{h  
FuG4F  
6.7激光环境计量 00I}o%akO  
5Wyz=+?m|  
6.8激光散射板干涉仪 [yl sz?  
n~"$^Vr  
思考练习题6 Ee)[\Qjn  
 B[=(#W  
第7章激光加工技术 2]GdD*  
OaJB=J%  
7.1激光热加工原理 h5%<+D<  
YBYZ=,"d  
7.2激光表面改性技术 KoE8 Mp  
;k"Bse!/  
7.2.1激光淬火技术的原理与应用 0iULCK  
PWh^[Rd)  
7.2.2激光表面熔凝技术 q{s(.Uq$&  
C{sLz9  
7.2.3激光熔覆技术 8h3=b[  
] 2 #  
7.3激光去除材料技术 :tIC~GG]_)  
ur :i)~wXn  
7.3.1激光打孔 t*@2OW`!  
~$' \L  
7.3.2激光切割 tQZs.1=z  
rG#Z=*b%  
7.4激光焊接 D3|oOOoG  
A(?\>X 9g  
7.4.1激光热导焊 JdIlWJY  
4h@Z/G!T3  
7.4.2激光深熔焊 FMkOo2{  
4}_O`Uxh  
7.4.3激光复合焊 V .os  
j1_ @qns{  
7.5激光快速成型技术 rl9. ]~  
T\Uek-(  
7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 iA8U Yd3Q  
&] \X]p  
7.5.2激光快速成型技术 iX0iRC6f  
[V4{c@  
7.5.3激光快速成型技术的重要应用 k >t )g-,2  
? uYu`Ojzr  
7.6其他激光加工技术 SyAvKd`g  
UzXE_ S  
7.6.1激光清洗技术 [tMZ G%h  
4iW'kuK  
7.6.2激光弯曲 2o>)7^9|#<  
vG \a1H  
思考练习题7 ,J`'Y+7W  
|_omr&[_  
第8章激光在医学中的应用 \~LQ%OM  
ix#epuN  
8.1激光与生物体的相互作用 #gm)dRKm%  
5{n*"88  
8.1.1生物体的光学特性 e/->_T(I  
3Tn)Z1o  
8.1.2激光对生物体的作用 Cy*|&=>j  
qlA7tU2p&  
8.1.3激光对生物体应用的优点 0afei4i~N  
 ]xguBh]  
8.2激光在临床治疗中的应用 rP!#RzL  
s7oT G!  
8.2.1激光临床治疗的种类与现状 6a;v&5  
`/HUV&i"S  
8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 %pXAeeSY`;  
cBo{/Tn:  
8.2.3激光在眼科中的应用 [:^-m8QC  
0rGSH*(  
8.2.4激光在泌尿外科中的应用  JHf  
Q,&/V_  
8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 .S(,o.  
l4TpH|k  
8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 8foJI^3  
lV.F,3  
8.2.7光动力学治疗 Ela-,(Glk  
Yq(G;mjM  
8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 !"+'A)Nve  
V7TVt,-3  
8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 e@{i  
F@R1:M9*  
8.3.2激光断层摄影 c\% r38  
ORu2V# Z[  
8.3.3激光显微镜 &qS[%K )  
W cC?8X2  
8.4医用激光设备 `b c;]@"  
K(XN-D/c  
8.4.1医用激光光源 ",{ibh)g$`  
s}pIk.4ot!  
8.4.2医用激光传播用光纤 iMfngIs |  
1xv8gC:6  
8.5激光应用于医学的未来 2>*%q%81  
;(}V"i7Hu  
8.5.1医用激光新技术 3_q3Bk  
CR2_;x:0  
8.5.2光动力学治疗的前景 y<b{Ji e  
6i0A9SN  
思考练习题8 k1VT /u  
j[Uxa   
第9章激光在信息技术中的应用 7}jWBK  
c$wsH25KH8  
9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 fvb=#58N_  
]tY ^0a  
9.1.1半导体激光器 qH['09/F6  
OM{WI27  
9.1.2光纤激光器 #M A4  
vky.^  
9.1.3光放大器 fr!Pj(Q1  
':R,53tjl  
9.2激光全息三维显示 JJRK7\~$  
cWajrLw  
9.2.1全息术的历史回顾 x1 1U@jd+1  
Ged[#Q  
9.2.2激光全息术的基本原理和分类 JF/,K"J  
k<+0o))  
9.2.3白光再现的全息三维显示 sl*5Y#,|1  
7^T^($+6s&  
9.2.4计算全息图 wW>)(&!F  
g:0#u;j^7  
9.2.5数字全息术 US  
K R"M/#  
9.2.6全息三维显示的优点 oq*N_mP0  
_e9:me5d"$  
9.2.7全息三维显示的应用 c)0amM  
4~U'TE @  
9.2.8全息三维显示技术的展望 e6_ZjrQf  
fg#x7v4O  
9.3激光存储技术 ,sGZ2=M}J  
1wW)tNKIF  
9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 E\;ikX&1  
 X\}Y  
9.3.2激光光盘存储 DQwGUF'(  
TE )gVE]  
9.3.3激光体全息光存储 }K hjlPhx  
<W]g2>9o9  
9.3.4激光存储技术的新进展 =+w*gDr  
XhsTT2B   
9.4激光扫描和激光打印机 7RDDdF E!  
.@Ut?G  
9.4.1激光扫描 Zf7&._y.  
<)*2LBF@]  
9.4.2激光打印机 'Peni1_  
Dup;e&9g  
9.5量子光通信中的激光源 #P#-xz  
&Z?ut *%S  
9.5.1量子光通信 2BCtJ`S`  
f&D]anf33  
9.5.2量子态发生器及应用 OGiV{9U  
%zU`XVNN+  
思考练习题9 G|8%qd  
)bx_;9Y{  
第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 -CH`>  
~ d^<_R  
10.1激光核聚变 7*DMVok:  
#"fJa:IYG7  
10.1.1受控核聚变 A[WV'!A,  
(Toq^+`c  
10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 %r)avI  
#y|V|nd  
10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 Z`3ufXPNlO  
V#ev-\k}@  
10.2激光冷却 P'MY[&|mM'  
#E0t?:t5bk  
10.3激光操纵微粒 ,@z4I0cTi\  
T!W~n ZC  
10.3.1光捕获 kqG0%WtQ  
vILy>QS)  
10.3.2微粒操纵 .k4W_9  
}6 5s'JB  
10.4超越经典衍射极限的分辨率 qC!&x,}3  
VGL#!4wK  
10.4.1解析延拓 k#bu#YZk  
>MJ?g-  
10.4.2综合孔径傅里叶全息术 \n0Oez0z!B  
@xsCXCRWVV  
10.4.3傅里叶叠层算法 clI*7j.4E#  
?t@v&s  
10.4.4相干谱复用 hl&-\dc+  
;DnUQj  
10.4.5非相干结构光照明成像 <ktzT&A  
Fyyg`J  
10.4.6超分辨荧光显微镜 SvvUkQ#1w  
a'\By?V]  
10.5激光光谱学 nxQ?bk}*d  
t]1ubt2W  
10.5.1拉曼光谱 yz+, gLY  
b{DiM098  
10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 1G~S |,8p  
52zGJ I*  
10.5.3频率高分辨的双光子光谱 -G &_^"=R  
'cDx{?  
10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 #$vRJ#S}U  
?B.~ AUN  
10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 x}$e}8|8YL  
o-7>eE}+  
10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 h06ku2Q  
(UNtRz'=;  
10.6.1电磁波的正常多普勒效应 v}J;ZIb  
2}}?'PwwT  
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 1-I Swd'u  
4"\ yf  
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 T)7TyE|"2g  
!/K8xD$  
10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 u%O-;>J  
~c{:DM  
10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 2=PBxDs;  
WKA'=,`v  
思考练习题10 %>Xr5<$:&  
[_y@M ]  
附录A随机变量 &ntBU]< q  
V9x8R  
A.1概率的定义和随机变量 -'rj&x{Q)U  
$7I] `Jt  
A.2分布函数和密度函数 Ni[4OR$-O  
"C%!8`K{a*  
A.3推广到两个或多个联合随机变量 xFp<7p L  
IN^9uL]B  
A.4统计平均 QL"gWr`R  
juToO  
附录B随机过程 zW{ 6Eg  
nN`"z3o  
B.1随机过程的定义和描述 !jS4!2'  
o}8{Bh^  
B.2平稳性和遍历性 7INk_2  
!>;w!^U  
参考文献 o%(bQV-T  
TW`mxj_J2  
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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
感谢介绍
小康的天空 2021-04-11 19:57
感谢分享 淘宝有售 已购入
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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