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。 N\|B06X /G5KNSi qJ" (:~ zDg* ds\ 第1章辐射理论概要与激光产生的条件 R/u0, 4n#u?) 1.1光的波粒二象性 mjOxm wo l(Y32]Z 1.1.1光波 $y;w@^ s-#@t 1.1.2光子 ImQ -kz?b k r$)nf 1.2原子的能级和辐射跃迁 J
rK{MhO , ) :aU 1.2.1原子能级和简并度 !19T=p/:$ Gn7\4,C 1.2.2原子状态的标记 28JVW3&) *wAX&+); 1.2.3玻尔兹曼分布 +sJ{9# 6 '4{@F ~fu 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 /{({f?k<\/ oD%n } 1.3光的受激辐射 +R?E @S [,&g46x22 1.3.1黑体热辐射 L^u|= 9 4][VK/v+ 1.3.2光和物质的作用 S|d /?}C|e M5[#YG'FlQ 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 lf\"6VIsR ks$5$,^T2o 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 Cpzd k~+H T7YJC,^m 1.4光谱线增宽 6oKlr,. .KYs5Qu 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 bSM|" W)`>'X` 1.4.2自然增宽 |yN yk7~ 4 JBfA, 1.4.3碰撞增宽 VK9E{~0= uP7|#>1% 1.4.4多普勒增宽 r:xg#&"* ]Y
&
2& 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 [:,|g;=Y} K[SzE{5=P 1.4.6综合增宽 d+M ogku2 HH*,Oe 1.5激光形成的条件 :wzbD,/M YTgT2w 1.5.1介质中光的受激辐射放大 =PU@'O G ( 3 ,7 1.5.2光学谐振腔和阈值条件 $sL+k 'dY `U?S 9m 思考练习题1 aorL ,l c5CxR#O 第2章激光器的工作原理 lY S4Q`z$ bq7()ocA 2.1光学谐振腔结构与稳定性 *~`oA~-Q AED
9vDE 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 w6 Y+Y;,'f )W @ 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 VQ~eg wJL x ZAg 2.1.3稳定图的应用 a$"Z \F:x PVKq&Q? 2.2速率方程组与粒子数反转 !/F-EJOH6C M c 2.2.1三能级系统和四能级系统 7|m{hSc 9 Up> e 2.2.2速率方程组 .Gno K? e mq%"
;. 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 =0@ o(#gM }Ny~.EV5^ 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 IxP$ lx (_q&QI0{ 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 QK~>KgVi @S012} xH 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 Erl@] P4 .b%mr:nEt7 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 F fzY3r+
wZ8LY; 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 'bef3P9` t/"9LMKs? 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 lVb;,C %K )o_$AbPt 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 piUfvw Zfr?(y+3 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 z :$TW{%M J0Y-e39 ` 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 nYY' hjZ V> eJ 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 A`1/g{ Ha DB1Y`l 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 LZ9IE>sj cW $~86u"C 2.5激光器的损耗与阈值条件 PI" )^` wa9{Q}wSa 2.5.1激光器的损耗 #`Et{6W S |z%*}DPrpa 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 * r3u=oWb |Oaj
Jux 2.5.3阈值条件 \-s'H: X"G3lG 2.5.4对介质能级选取的讨论 LYiz:cQh (au 7w I{ 思考练习题2 785Y*.p ?9H.JR2s% 第3章激光器的输出特性 4fzM%ku DU4Prjb' 3.1光学谐振腔的衍射理论 E~ !FEl; 8> jd 2'v{ 3.1.1数学预备知识 se H#v w4+bzdZ 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 pKSVT SY2B\TV 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 WS0RvBvb eVWnD,' 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 C44 Dz.rs Ih95&HsdC 3.2对称共焦腔内外的光场分布 [ ! :.9 FCmS3KIa, 3.2.1共焦腔镜面上的场分布 t
UW'E 1k>*
3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 @le2 3+q \bb,gRfP 3.3高斯光束的传播特性 ]urcA,a e~we YGK 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 m[u
6<C A]vQ1*pnk 3.3.2高斯光束的相位分布 oZ~M`yOz. jKu"Vi|j> 3.3.3高斯光束的远场发散角 *Mqg_} 0Y ODM<$Yo:d 3.3.4高斯光束的高亮度 DI!l.w5P_ 'u.`!w '|L 3.4稳定球面腔的光束传播特性 *$_<|
g)9 Kc\0-3 Z 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 EY!aiH6P GL1 !Z3 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性
n/UyMO3= 5,qfr!hN, 3.5其他几种常用的激光光束 Fk
1M5Dm * -Y|qS% 3.5.1厄米-高斯光束 4oOe t9x.O 3.5.2拉盖尔-高斯光束 (F7!&] 8% :/Nz' n 3.5.3贝塞尔光束 J]|-.Wv1 QkzPzbF" 3.6激光器的输出功率 TZZ qV8 J2H8r 'T 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 M d_\9G .e diqG8KaK 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 A HKS
[ N 4F 8`5)RM 3.7激光器的线宽极限 =J?<M?ugf $-
#M~eZv 3.8激光光束质量的品质因子M2 /{1 xpR 8'#%7+ "=! 3.9模式激光的某些一阶统计性质 Ef$x um{ ;nv4lxm 3.9.1单模激光的一阶统计性质 |g 4!Yd >1mCjP 3.9.2多模激光的一阶统计性质 K | Y r +V7*vlx- 思考练习题3 FAU^(]-5m Q:kpaMA1P 第4章激光的基本技术 '(u [ 9}2I'7] 4.1激光器输出的选模 Q9# $4 8X*6i-j5E 4.1.1激光单纵模的选取 OBN]bvCJ 1/w['d4l! 4.1.2激光单横模的选取 Cg21-G . >&U ]j*'4 4.2激光器的稳频
6z=:x+m I%*o7 " 4.2.1影响频率稳定的因素 lcIX
l& F z)z&W T 4.2.2稳频方法概述 4U> D@d/O 4.2.3兰姆凹陷法稳频 {My/+{eS!? 6eK18*j%H 4.2.4饱和吸收法稳频 0Km{fZYq7; O,xU+j~) 4.3激光束的变换 tM ]qR+ Z1 0#6v 4.3.1高斯光束通过薄 透镜时的变换 }e9:2 O-bC+vB]M 4.3.2高斯光束的聚焦 D,1S-< &Cdk%@Tj]B 4.3.3高斯光束的准直 ]eP&r?B S4`u NB#Ht 4.3.4激光的扩束 Lf rS:g \\x``* 4.4激光调制技术 Alp9]
0( zj`!ZY?fv 4.4.1激光调制的基本概念 0ltq~K aLuxCobV 4.4.2电光强度调制 Cq/*/jBM !>;p^^e 4.4.3电光相位调制 J0 lTp / 0sk*A0HX- 4.5激光偏转技术 PS!f&IY}[. !lL 21C6g+ 4.5.1机械偏转 V w HTtZ vQ26U(7\> 4.5.2电光偏转 <q%buy Qna 0D:J d6\ 4.5.3声光偏转 8KT|ix s Sep}{`u 4.6激光调Q技术 HDA!;&NRS ~0t] `<y= 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q % nP 13V] mTYEK4} 4.6.2调Q原理 [|xHXcW z9YC9m)jK 4.6.3电光调Q )1Os +0az 70a7}C\/o 4.6.4声光调Q ?7/n s>} > Ex\j? 4.6.5染料调Q 2\lUaC#E X]tjT 4.7激光锁模技术 hf8 =r5j= k P>G4$e_v 4.7.1锁模原理 j!qO[CJJ FSIV\ u 4.7.2主动锁模 *" >e k k I(bH.{1n7 4.7.3被动锁模 [^P25K Fla,#uB 思考练习题4 }*hY#jo1 2YdMsu~ 第5章典型激光器介绍 Y)g7
E" {Z3B#,V(g 5.1固体激光器 7?qRY9Qu ShxB! /s 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 j{0_K +B /^
hB6 _'D 5.1.2固体激光器的泵浦系统 4[9~g=y> |\*7J!Liv 5.1.3固体激光器的输出特性 }>6=(! _}EGk4E 5.1.4新型固体激光器 G nr] qxL _h MMm6a| 5.2气体激光器 b-@6w(j NELQo#kjZ 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 \3hhM}6)DM `QC{}Oo^ 5.2.2二氧化碳激光器 5qGRz"\p~ ^g$k4 5.2.3Ar＋离子激光器 1%G<gbHpI >w9fFm!Q
5.3染料激光器 k
9 R_27F !r,ZyJU 5.3.1染料激光器的激发机理 ;m,lS_[c (?72 vCc 5.3.2染料激光器的泵浦 `f}}z5 O{,Uge2n, 5.3.3染料激光器的调谐 uB>NwCL; Ny /bNQS 5.4半导体激光器 MRZ Wf c 3x #=@i 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 9qc1^Fs~ .[? E1w e 5.4.2PN结和粒子数反转 Vrf2%$g vHZw{'5y 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 5][ Rvu0 ^VR1whCrx 5.4.4同质结和异质结 半导体激光器 :=+s^K gEcVQPD@ 5.5其他激光器 E<1^i;F 2fT't"gw 5.5.1准分子激光器 U
SX z /XjIm4EN 5.5.2自由电子激光器 7]_UZ)u +*WE<4"!6 5.5.3化学激光器 GrGgR7eC#P + [V[{n 思考练习题5 H U-4k/I~ N{IY \/;\ 第6章激光在精密测量中的应用 $NJ]2P9L
Ash"D~ 6.1激光干涉测长 / ZlW9| nch hNU 6.1.1干涉测长的基本原理 C"PN3>x}j
S
U~vS 6.1.2激光干涉测长系统的组成 %f\ M61Z .^ N+ 'g 6.1.3激光外差干涉测长技术 s[)2z3 ?d-(M' v. 6.1.4激光干涉测长应用举例 DZ?>9W { ;TD<\1HJT= 6.2激光衍射测量 aSi:(w W78Z<Vm 6.2.1激光衍射测量原理 :Qh5ZO&G0 ;LELC5[*s 6.2.2激光衍射测量的方法 vQ^a7 <1.].A@b* 6.2.3激光衍射测量的应用 |tP1,[w"> )zlksF 6.3激光测距 +?zyFb]Km k ~lj:7g~ 6.3.1激光脉冲测距 =<s +cM 7Av /ZS 6.3.2激光相位测距 W%hdS<b _j-k*: 6.4激光准直及多自由度测量 }UMg ph:2: J\b,rOI f 6.4.1激光准直仪 7qt<C LJ
%1 <No/ 6.4.2激光衍射准直仪 G5egyP; %gSqc
}v* 6.4.3激光多自由度测量 us\@n" 6* cm 6.5激光多普勒测速 3}= .7qm w~afQA> 6.5.1运动微粒散射光的频率 =H.l/'/Z d{0b*l% 6.5.2差频法测速 a8rsF Bs = V-0 6.5.3激光多普勒测速技术的应用 1e l?f> HWT0oh] 6.6环形激光测量角度和角加速度 Yr-a8aSTE5 Y}7'OM 6.6.1环形激光精密测角 +2O('}t d?Gf T$1 6.6.2光纤陀螺 d%Jl9!u ^LaI{UDw%h 6.7激光环境计量 'Sppm;? I: U /%cr, 6.8激光散射板干涉仪 HAEgR #`RY KQwB 思考练习题6 8jd<|nYnfc B~^MhX
+j 第7章激光加工技术 gZ uk( VQU [5C 7.1激光热加工原理 g4<%t,(88E %P0dY:L~ 7.2激光表面改性技术 7'S/hV% 'Y(#Yxc 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 T#6'] D `I ,A7b 7.2.2激光表面熔凝技术 t1b$,jHmKl *_`T*$ 7.2.3激光熔覆技术 `J[(Dx'y=t 0){ %4 7.3激光去除材料技术 qGuz`&i ~"\sL;B 7.3.1激光打孔 il<D e]G kFgN^v^t 7.3.2激光切割 [q cT?h Ev0GAc1 7.4激光焊接 $_k'!/ 5 Wa
#,> 7.4.1激光热导焊 gGw6c" FRQ Re5m 7.4.2激光深熔焊 R"6Gm67 t nT` NfN 7.4.3激光复合焊 ;!, ]}2w*X 6?Q&>V26Y 7.5激光快速成型技术 Fe.Y4\xz > C+0LF`U 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 yiQke K~<p D:s 7.5.2激光快速成型技术 Qc;`n ck _DMj )enH" 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 P{)H7B> SW (7!` 7.6其他激光加工技术 7IBm(# ,r{*o6 7.6.1激光清洗技术 r=n| MT^O %2^C 7.6.2激光弯曲 K_{x
y#H Fly@"W4a 思考练习题7 0(Y$x g &YO5N4X~o 第8章激光在医学中的应用 HQ7-,!XO jPP aL] 8.1激光与生物体的相互作用 "sz LTC]*6 mz1Xk ]nE 8.1.1生物体的 光学特性 -Hh$3U v }1TfKS]m> 8.1.2激光对生物体的作用 D4s*J21)D {-^>)
iJqt 8.1.3激光对生物体应用的优点 'Vy$d<@s[ `PSr64h:D 8.2激光在临床治疗中的应用 Ptzha?}OZ lk \|EG 8.2.1激光临床治疗的种类与现状 3
C=nC <3P?rcd,5K 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 7$x@;%xd m{mK; D
8.2.3激光在眼科中的应用 0vS%m/Zi- Xa*52Q`_ 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 Qo DWR5*^D
.}ohnnJB0 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 [Qy]henK I-k M~q_ 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 }tft@,dIC (loUO;S= 8.2.7光动力学治疗 pTGq4v@6x vH#
U S 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 #Q 2$v; ^>GL <1
1 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 PHDKx+$ 1dfA
8=L,s 8.3.2激光断层摄影 =)Ew6}
W6 GK95=?f~8; 8.3.3激光显微镜 F5:*;E;$ zY[6Ia{L 8.4医用激光设备 4 E 4o=Z|K j V:U% 8.4.1医用激光 光源 GPP~*+n X-Xf6&U z 8.4.2医用激光传播用 光纤 ~ l CG3 7 Zx}=c4I(y 8.5激光应用于医学的未来 wI x Lr{ x 9Gm)~ 8.5.1医用激光新技术 eX?o 4> XZd !c Ff 8.5.2光动力学治疗的前景 fQ#mx.|8y t=XiSj\n 思考练习题8 ji A$6dZU 4 I:Jb;k> 第9章激光在信息技术中的应用 , >{4*PM( m\1*/6oV 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 ]a _;*Xq8d 8Y5*
1E* 9.1.1半导体激光器 xg'0YZ\t JB+pd_>5 9.1.2光纤激光器 Nj#!L~^h, Zs+6Zd4f 9.1.3光放大器 ^Xa-)Pu hH"3 Y}U@ 9.2激光全息三维显示 HP] Xh~aP %=#&\ldPS 9.2.1全息术的历史回顾 *>_:E6) Ba`]Sm= 9.2.2激光全息术的基本原理和分类 G9E?
Q=e?G300#L 9.2.3白光再现的全息三维显示 akd~Z v{JCEb&wN 9.2.4计算全息图 ocdXzk` U?#6I- 9.2.5数字全息术 *ZN"+ wf\ cB -XmX/ 9.2.6全息三维显示的优点 Qx .E+n\ #\`6ZHW 9.2.7全息三维显示的应用 Fi7 pq2 c?q#?K
aF 9.2.8全息三维显示技术的展望 1-w1k ^e -|f9~(t 9.3激光存储技术 }E?s*iP (6 0,0 |s 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 OEB_LI' %}j/G l5 9.3.2激光光盘存储 i]Kq s Gdt) 9.3.3激光体全息光存储 Lg Bs<2 F!fx A# 9.3.4激光存储技术的新进展 Xj !0jF33 ryc scE4, 9.4激光扫描和激光打印机 B"+Ygvxb /eIwv 31 9.4.1激光扫描 &X|z (vSJ$ y99G 3t 9.4.2激光打印机 _ e`b^_ _^SNI ~ 9.5量子光通信中的激光源 6GJ?rE E/ u=ENf1{ $> 9.5.1量子光通信 Yq1 ~"he8 bZ3CJ f&mE 9.5.2量子态发生器及应用 W >B:W 0A Ui? t@. 思考练习题9 )Xg#x: 7 Kh+m@q. 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 Qz <v. _ a 2).Az 10.1激光核聚变 q= 96Ci _a A`OU} 'v?L 10.1.1受控核聚变 4[Oy3.-c `^_.E:f 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 N|7._AR2 N b B`6@ r 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 R \`,Q'3 n'M}6XUw 10.2激光冷却 snj+-'4T V2. MZ9 10.3激光操纵微粒 :SYg)|s "]JS,g {m 10.3.1光捕获 :k(aH U a %PkJ7-/b|^ 10.3.2微粒操纵 :T'"%_d5 C9bf1ddCW& 10.4超越经典衍射极限的分辨率 xY_/CR[, |@d7o]eM| 10.4.1解析延拓 CZbp}:| ?]sj! 7 10.4.2综合孔径傅里叶全息术 8c ~b7F
\ I^lb;3uR 10.4.3傅里叶叠层算法 B d\p!f< [kC-g @ 10.4.4相干谱复用 M+nz~,![ }|A%2!Q} 10.4.5非相干结构光 照明成像 8G{} r @-u/('vpB 10.4.6超分辨荧光显微镜 *4 r;H2%c eqjl$QWPJS 10.5激光光谱学 [>6:xGSe9X ~BZ A_w"`1 10.5.1拉曼光谱 ux-Fvwoh DmD*,[rD 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 $Cf_RFH0 ^iTjr$hQ; 10.5.3频率高分辨的双光子光谱 O{%y `|m 4}?Yp e- 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 )8e_<^M ,gRs bC 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 +gT?{;3[i 1Rwk}wL 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 \Dr@n^hk@[ lm@<i4%$F 10.6.1电磁波的正常多普勒效应 FtY*I& v( (fRX.` 10.6.2在负折射率材料中传播的电磁波的反常多普勒效应 rY($+O@a< ?b2%\p`" 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 m:
w/[|_ 8tPq5i 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 L!/USh:IP ,hX03P -X 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 5z#>>|1># Ym0Xl(Se 思考练习题10 j7O7P+DmS pspV ~9, 附录A随机变量 G~YV6?? i' N A.1概率的定义和随机变量 I_eYTy-a`1 Z&/;6[ A.2分布函数和密度函数 |4 wVWJ7 v>0xHQD*<M A.3推广到两个或多个联合随机变量 JNk
]$ xz TQbhK^] A.4统计平均 >dZ x+7 hv7!x=?8 附录B随机过程 3LX<&."z SOeL@!_ B.1随机过程的定义和描述 tjO||]I f*kT7PJG B.2平稳性和遍历性 ,uuQj]Dac+ >#c]rk: 参考文献 .$S`J2Y ^=Up U B  zneK)C8&q3 (~/D*<A （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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