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。 'DCFezdf3 7_wJpTz ^pS+/ZSi^ xy8#2 第1章辐射理论概要与激光产生的条件 6oinidB[l *d(SI<j 1.1光的波粒二象性 X; 5Jb =?])['VaA 1.1.1光波 _TUk(Qe `:wvh( 1.1.2光子 R7s|`\ }C
/] 1.2原子的能级和辐射跃迁 YC=S5; SVa6V}"Iv 1.2.1原子能级和简并度 R*zO
dxY `^(jm 1.2.2原子状态的标记 -/ x
W C{Asp 1.2.3玻尔兹曼分布 X 6 lH|R '~ 4pl0TWc 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 tu>{ `p0ypi3hn 1.3光的受激辐射 KtB!"yy# a`E*\O'd 1.3.1黑体热辐射 wQ+dJ3b$ HPQ/~0$ 1.3.2光和物质的作用 P F`rWw {kLGWbo|Q 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 TwvAj#j 451'>qS 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 {%.Lk'#9 F52B~ @ . 1.4光谱线增宽 #.5 vC5 ?/M_~e.P 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 ]h!`IX .> Z,uT^A 1.4.2自然增宽 B|%tE{F VW@ x=m 1.4.3碰撞增宽 kax\h |xr\H8:(! 1.4.4多普勒增宽 6QZ5|T ] 9
L?;FY)_ 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 7OVbP%n)d2 G{x[uE2X&f 1.4.6综合增宽 ~%#mK:+ Nf9fb? 1.5激光形成的条件 K{cbn1\,H rS*$rQCr= 1.5.1介质中光的受激辐射放大 :XV}
c(+d ( 0Naf 1.5.2光学谐振腔和阈值条件 =l 942p &hV Zx 思考练习题1 {13 !vS%5 b!$ }ma;B 第2章激光器的工作原理 x`Fjf/1T*m >qn/<?? 2.1光学谐振腔结构与稳定性 N;HIsOT}t
BRbV7 &
2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 $R^ AEa7 h4fLl3%H 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 >_ X/[< r;iV$Rq ! 2.1.3稳定图的应用 TSL9ax4j Ulqh@ CE) 2.2速率方程组与粒子数反转 (A/0@ f1# ~fzuwz 2.2.1三能级系统和四能级系统 9 1P4:6 80ZnM%/} 2.2.2速率方程组 TSo:7&| *]s&8/Gmb 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 l Q*eH1 0H ?\H.S9 CZ^ 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 rOl6lQW A8?[6^%O | 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 X)uDSI~ ]UNZd/hIL 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 \gccQig1CJ 0jB X5 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 }qC SS <a \&A+s4c") 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 :kw 0y h(xP_Svj> 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 A%ywj'|z zTCP )x 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 s` >H 3;$b S<> 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 !Qu PG/=X ,9ml>ji`= 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 C ?H{CP pb B2wt 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 a0d
, t]m!ee8*X< 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 d c^Vc{26Z aqQ o,5U> 2.5激光器的损耗与阈值条件
<jd/t19DB B.-A $/ 2.5.1激光器的损耗 dl[ob,aCK w@N{ @tG 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 L :U4N* ] XrE 2.5.3阈值条件 P"4M m,
C ;9rTE|n 2.5.4对介质能级选取的讨论 3sC: jIp kMe@+ysL 思考练习题2 |Is'- g! H2\1gNL 第3章激光器的输出特性 t* z'c :{CFTc5:A 3.1光学谐振腔的衍射理论 J%r7<y\ xw%)rm<t 3.1.1数学预备知识 J'7 y
ec?1c&E 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 )y\BY8 5 LMj!)3 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 A c:\c7M; 75(W(V(q 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 {( HxG4~ </w 7W3F 3.2对称共焦腔内外的光场分布 QV)}3pW 7&t~R}&| 3.2.1共焦腔镜面上的场分布 j7sU0"7^ Hs<n^fyf 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 q }R lo/R T+W3_xIS X 3.3高斯光束的传播特性 ;l `X!3 q6)p*}- 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 )_pt*xo =dn1} 3.3.2高斯光束的相位分布 ftW{C1,U7 |1<]o; : 3.3.3高斯光束的远场发散角 P/C+L[X= oPBg+ Bh* 3.3.4高斯光束的高亮度 + qh <
Fj> K c2OLz# 3.4稳定球面腔的光束传播特性 niBjq#bJi [G'!`^V, 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 N SxPN: Y?&DEKFbD 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 .@8m\ Dh!iY0Lz 3.5其他几种常用的激光光束 ]@ Sc} Z3abem<Q 3.5.1厄米-高斯光束 Bah.\ZsYQP M0Kh>u 3.5.2拉盖尔-高斯光束 %0~wtZH_! U&]p!DV& ; 3.5.3贝塞尔光束 tz0Ttu=xH dm/\uE'l 3.6激光器的输出功率 |$SvD2^ } `<>$2b 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 53,,%Ue 4I:JaRT
d 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 ~J. Fl[ syC"eH3{ 3.7激光器的线宽极限 cyHak u+ IioE<wS) 3.8激光光束质量的品质因子M2 Y#SmZ*zok
|0%4G k); 3.9模式激光的某些一阶统计性质 ) - 6s7 eMm~7\
R 3.9.1单模激光的一阶统计性质 k+q6U[ce O)RzNfI^`N 3.9.2多模激光的一阶统计性质 w
/W
Cj4` e` Zg7CaDd 思考练习题3 G2yUuyAZ picP _1L 第4章激光的基本技术 ^ ]6
80h 1{Alj27 4.1激光器输出的选模 n6!Ihip$ LA=>g/+i.X 4.1.1激光单纵模的选取 NW4
s 'roP ,5A>:2 zs 4.1.2激光单横模的选取 b~haP.Cl : <v7KE*# 4.2激光器的稳频 J?Ep Nie
yu?s5 4.2.1影响频率稳定的因素 0Yzb=QMD ~4 ~Tcn 4.2.2稳频方法概述 'd.@4 9
,^+R%7mv 4.2.3兰姆凹陷法稳频 l-^XW?CfL PRk%C0` 4.2.4饱和吸收法稳频 *liPJ29C[ :UhFou_D4l 4.3激光束的变换 7f\^VG Qq hb]<z 4.3.1高斯光束通过薄 透镜时的变换 > ^v8N f`9 rT c 4.3.2高斯光束的聚焦 b%!` fn-; N;ecT@U g 4.3.3高斯光束的准直 QV
H'06 "{ mQA<t)1 4.3.4激光的扩束 ^n45N&916 kz VI: 4.4激光调制技术 zs&`: k+R?JWC: 4.4.1激光调制的基本概念 t`1]U4s& I e>zk 3\D! 4.4.2电光强度调制 Tvx8l
m ' ][5p.owJse 4.4.3电光相位调制 h'y@M+c( +#I~#CV! 4.5激光偏转技术 ;=9v mQA {kRC!} 4.5.1机械偏转 6 45C]l POg0=32 4.5.2电光偏转 &N7:k+E _T N$c 4.5.3声光偏转 'TN{8~Gt* 8}#Lo9:,d 4.6激光调Q技术 S5
nw 6-X?uaY)os 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q x5 ~E'~_ \HQb#f, 4.6.2调Q原理 "A1yqK IK? $!jh 4.6.3电光调Q t02"v4_i v|RaB 4.6.4声光调Q S w(
H] UuqnL{ 4.6.5染料调Q \\G6c4 fC 0(g MR 4.7激光锁模技术 v8 k ^=A: S yVbCj 4.7.1锁模原理 1&pP}v ? / bu< ,o 4.7.2主动锁模 +\Mm
(Nd {uM{5GSL 4.7.3被动锁模 q
vVZA* rLVc<595 思考练习题4 ~0'l, ulSTR f 第5章典型激光器介绍 }0nB' 0|y U?ic $J]N 5.1固体激光器 RH4n0 =2 ,L:)ZZgN 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 +}0*_VW :(p
rx
5.1.2固体激光器的泵浦系统 r= | |sZs *Z2Q]?:{
i 5.1.3固体激光器的输出特性 f vM3.P molowPI 5.1.4新型固体激光器 R R[TW; %R"/`N9R, 5.2气体激光器 #R PB;#{ zw rZ ^ 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 ;k%s KVP a[cH@7W.# 5.2.2二氧化碳激光器 ~JP zjE \ g(#)f 5.2.3Ar＋离子激光器 *K.7Zf0 y]Tn#4 ,/ 5.3染料激光器 j2q fE vU :tG".z 5.3.1染料激光器的激发机理 ;H r@0f 4H=sD
t 5.3.2染料激光器的泵浦 UnF4RF:A2& xa0%; nFKe 5.3.3染料激光器的调谐 H
7F~+ Q-} 3}1+"? s 5.4半导体激光器 FEmlC,% ZxPAu% Y 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 Qu\l$/ 1O7ss_E 5.4.2PN结和粒子数反转 FOG+[v T2; 9 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 <sB45sNbU` '|?r&-5 h 5.4.4同质结和异质结 半导体激光器 I_* >EA O~ 0
1)% 5.5其他激光器 w|o@r%Q# l d$~b` 5.5.1准分子激光器 PQ1NQy8 '=" ){ 5.5.2自由电子激光器 kDa#yN\ U7eQ-r 5.5.3化学激光器 {/!Gh\i B9:0|i!!A` 思考练习题5 W3rvKqdw5 ~At .V+ 第6章激光在精密测量中的应用 '+zsj0!A }PL 6.1激光干涉测长 {D q51 .. TjEBp 6.1.1干涉测长的基本原理 'Jr*oru i}"JCq o2 6.1.2激光干涉测长系统的组成 -- FtFo 6Ymk 8.PF 6.1.3激光外差干涉测长技术 g(H3arb& OR8o%AxL7 6.1.4激光干涉测长应用举例 C8q-gP[ rN C3h"i\ 6.2激光衍射测量 UQPE )G D9C; JD 6.2.1激光衍射测量原理 O_Q,!&*6 ,Swa DWNO 6.2.2激光衍射测量的方法 U .(_n }!Lr!eALr 6.2.3激光衍射测量的应用 b7j#a# =oDrN7`,B 6.3激光测距 wJkkc9Rh'( `VN<6o( 6.3.1激光脉冲测距 >E=a~ O [rsA Y&. 6.3.2激光相位测距 P[i /o# {HnOUc\4 6.4激光准直及多自由度测量 0eP~F2<bC R"([Y#>m 6.4.1激光准直仪 sTyGi1 v 4aGL<SO 6.4.2激光衍射准直仪 ]XyJ7esg ,-kZ5&r 6.4.3激光多自由度测量 3)\qt s5 +-d>Sl ( 6.5激光多普勒测速 E5Jk+6EcMa 3om-,gfZ 6.5.1运动微粒散射光的频率 ) wd~639U Q.\ovk~,a 6.5.2差频法测速 .X1niguXH 2fB@zF
6.5.3激光多普勒测速技术的应用 -',Y; 0b%
j"s ( ? 6.6环形激光测量角度和角加速度 ')c u/ 74#@F{ w 6.6.1环形激光精密测角 IRa* }MJe cgOoQP/# 6.6.2光纤陀螺 :Ej)A fS
.Oh$sma1 6.7激光环境计量 D( |$6J 0 q%Pnx_RB 6.8激光散射板干涉仪 th,qq rC16?RovQ@ 思考练习题6 g*M3;G
^(:Rbsl 第7章激光加工技术 lc7]=,qyF [~w cHE 7.1激光热加工原理 gEu\X|7' !ZW0yCwLQ 7.2激光表面改性技术 p?@D' n3\vq3^? 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 Fu$sfq z16++LKmM 7.2.2激光表面熔凝技术 [-ecKPx i^l; PvIF 7.2.3激光熔覆技术 Op{Mc$5a =fPO0Ot ; 7.3激光去除材料技术 w?q"%F;/ <0m;|Ai'W 7.3.1激光打孔 Z# 04 ] )FLpWE"e- 7.3.2激光切割 { L5m`-x 76/%Py| 7.4激光焊接 JV>OmUAk |IvX7% *]~ 7.4.1激光热导焊 e dQ><lz I_rVeMw= 7.4.2激光深熔焊 4dP_'0]9A: Jo@9f(hq 7.4.3激光复合焊 XQA2uR4h ",m5}mk:4 7.5激光快速成型技术 '4rgIs3=x" o%a$m9I 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 `U R.Rn/x 0% /M& N 7.5.2激光快速成型技术 Fh'Jb*|Q m[f\I^ \%8 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 |Th{*IJ <, g2I @j 3 7.6其他激光加工技术 EbQ} w"{ DH %X+r 7.6.1激光清洗技术 sMx \WTyz JY,+eD 7.6.2激光弯曲 !IS ,[ {`LV{ ! 思考练习题7 <#UvLll 1tDN$rM5 第8章激光在医学中的应用 vuf|2!kh/ nL ? B 8.1激光与生物体的相互作用 >Vvc5 5z :vj buqN] 8.1.1生物体的 光学特性 ;#due 0/Csc\Xl 8.1.2激光对生物体的作用 0U<9=[~q7@ fCKcv | 8.1.3激光对生物体应用的优点 >&R|t_ypw #?9o A4Q 8.2激光在临床治疗中的应用 ":Q^/;D}U KR*/ye G!E 8.2.1激光临床治疗的种类与现状 , <BTv;4p P1kd6] s 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 cmTZ ))m ~ BC5 no 8.2.3激光在眼科中的应用 OQq7|dZu .jCdJ
=z 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 l},%g%}iMU ll#PCgIm
8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用
3Wiu`A Q|>y2g! 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 xASj w? _ AFgx8 8.2.7光动力学治疗 pnD#RvmW2e #ua#$&p 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 }IV7dKz l QMIXz [9w 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 ;23F8M%wH Abl=Ev 8.3.2激光断层摄影 5XhV+t
g. +m1edPA[ 8.3.3激光显微镜 R1 nctA: Q~9:}_@ 8.4医用激光设备 "Xm'(c( 'g#) )y 8.4.1医用激光 光源 dG| iA] G/y< bPQ 8.4.2医用激光传播用 光纤 Uz0mSfBp NY CkYI 8.5激光应用于医学的未来 |y]#-T?)t 6ugBbP +^ 8.5.1医用激光新技术 yY1&h op |peZ`O^ ~ 8.5.2光动力学治疗的前景 %spR7J\"/ {f!m m3'2v 思考练习题8 AOTI &v -Xj+7}4 第9章激光在信息技术中的应用 A`@w e !v^D
j'] 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 @ g{=f 55 RGiA>Z:W 9.1.1半导体激光器 gAE}3// htaB! Q?V 9.1.2光纤激光器 Q>.-u6(& 39OZZaWL 9.1.3光放大器 .G^ .kg , s~GO-v7 9.2激光全息三维显示 f[.]JC+, 6gp3n;D 9.2.1全息术的历史回顾
~d
} - 5L4~7/kj 9.2.2激光全息术的基本原理和分类 `T-(g1:9 $N+azal+y 9.2.3白光再现的全息三维显示 kJ~^
}o T- 27E $0 9.2.4计算全息图 RY*6TYX! )]/!:I4e 9.2.5数字全息术 a/?gp>M9 d=xweU< 9.2.6全息三维显示的优点 E;h#3
B9 PPohpdd) 9.2.7全息三维显示的应用 =Y8 9X6 ^7(zoUn: 9.2.8全息三维显示技术的展望 (ttO
O45 r| &qXb x 9.3激光存储技术 0B D3~L v )2\6 Fy0S 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 &
K7+V JK,k@RE y] 9.3.2激光光盘存储 WhvO-WF #MI}KmH 9.3.3激光体全息光存储 #w#B' ?+5 1 B- 9.3.4激光存储技术的新进展 p#3P`I>ZrT 1(C%/g#" 9.4激光扫描和激光打印机 O10h(Wg Xmtq~}K> 9.4.1激光扫描 Y (<>[8S m Jln dypE 9.4.2激光打印机 _w(SHWh2 37{mhU 9.5量子光通信中的激光源 :U?Kwv8 s ^f>+5G 9.5.1量子光通信
st pa2z M@
mCB cbN 9.5.2量子态发生器及应用 W| ~Ehg .4U::j} 思考练习题9 E_-CsL% pi+m`O 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 w$ {=]h*2 /f_lWr:9l 10.1激光核聚变 eja_+`cJ 9QZ;F4 r 10.1.1受控核聚变 Dk8"
H >* M,:GMO:?a 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 O7:JG[tR* M" %w9 )@ 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 v dyu =*Y 'R? ;T[s% 10.2激光冷却 ]*Zg(YA p ^T0(\1 10.3激光操纵微粒 WM: we*k8h 9V("K 10.3.1光捕获 %J7 ;b<}To I%;xMt Y1o 10.3.2微粒操纵 e<>(c7bF d :W h0 y} 10.4超越经典衍射极限的分辨率 D.4=4"qMi u Q. m[y 10.4.1解析延拓 7>v1w:cC] PWx2<t<;9 10.4.2综合孔径傅里叶全息术 L<*wzl2Go !3}vl
Y1 10.4.3傅里叶叠层算法 jb GP`b1_ o|(-0mWBQA 10.4.4相干谱复用 &.;t dT7 /N] ?>[<NW 10.4.5非相干结构光 照明成像 O$LvHv! UV A |(: 10.4.6超分辨荧光显微镜 Who d_Uk /c8F]fkZ= 10.5激光光谱学 :J5xO%WA( \XhzaM
10.5.1拉曼光谱 1\TXb!OtL
D`2Iy.|! 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 rhsSV3iM bncIxxe 10.5.3频率高分辨的双光子光谱 ?,O{,2} d7 qHUx'=z 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 2D,9$ 0k_] [0w @0?[ 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 `)/G5 fB ?` 3` azfM 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 D<]z.33 a$ l 10.6.1电磁波的正常多普勒效应 Rku9? zf^ &ScADmZP^d 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 +x\b- ' 8.ll]3)) 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 Yw vX SA : ) SLi 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 mvyqCOp 0 D4?5 % s 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 !
jm> N=YRYU o 思考练习题10 3.Oc8(N^} $*tq$DZ4& 附录A随机变量 xv4_q-r[ y2bL!Y<s9 A.1概率的定义和随机变量 ^F"Q~ ?D) yZE"t[q#O A.2分布函数和密度函数 gBA
UrY%] ] cdKd ) A.3推广到两个或多个联合随机变量 nlQ<Aa-% t9685s A.4统计平均 q$ (@ %6}S1fuA 附录B随机过程 -K9bC3H eZ#n ZB B.1随机过程的定义和描述 AL74q[> M^JRHpTn B.2平稳性和遍历性 rLw3\ >y 9=p^E# d 参考文献 a;jXMR q-P$ \":  wg\*Ff Qn +YVnA?r? （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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