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。 e (e_p# [uJfmr EH  4tQ~Z6Jn; :i{Svb*_' 第1章辐射理论概要与激光产生的条件 Ri<7!Y?l S]}hh,A 1.1光的波粒二象性 ^ {V t u[{j ;l( 1.1.1光波 n@TK}?\UoR jOkc' 1.1.2光子 `Z#0kpXk_ nrhzNW>] 1.2原子的能级和辐射跃迁 )S:,q3g xJ \
oY/h T _ 1.2.1原子能级和简并度 &oz^dlw uW%(ySbq 1.2.2原子状态的标记 j&(Y k"j+ .S5%Qa [uW 1.2.3玻尔兹曼分布 %9 q ] Io(*_3V)B 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 Qkvg85 yt5 Sy 1.3光的受激辐射 EJCf[# Sf 3j I
rB% 1.3.1黑体热辐射 "jUM}@q5 %Tv2op 1.3.2光和物质的作用 J1s~w`, >U~{WM$"Y 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 5 O't-' 2l4*6 rYa( 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 {
R`"Nk \&6^c= 2= 1.4光谱线增宽 PeX^aEc eP?=tUB!S 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 (u{?aG~ H@'f=Y* D 1.4.2自然增宽 I[l8@!0 +55+%oGl 1.4.3碰撞增宽 Z!& u_ ? PI2X. 6 1.4.4多普勒增宽 @W1F4HYds =d*5TyAcu 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 % tE#%; Z *QGyF`Go{ 1.4.6综合增宽 0Ym_l?]m[ ;4'pucq5/ 1.5激光形成的条件 m]?C @ina W"v"mjYud 1.5.1介质中光的受激辐射放大 sGp]jqX2,m Hr g~<-.La 1.5.2光学谐振腔和阈值条件 W{i s 2s +F4 SU (T 思考练习题1 (-[73v-w FK+`K< 第2章激光器的工作原理 Q1'4xWu TPF5 ? 2.1光学谐振腔结构与稳定性 E]0}&YG @2;/-,4O 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 ,\RZ+kC>~ fEB&)mM 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 fZtuP1- 4 1EemVZdY 2.1.3稳定图的应用 1!=^mu8 q2e=(]rKE{ 2.2速率方程组与粒子数反转 P?o|N<46 i",7< 01 2.2.1三能级系统和四能级系统 di4> Ir~] v;o/M6GL5 2.2.2速率方程组 f.G"[p m#,AD,s 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 U~GQ JR n)uck 5 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 ;i,3KJ [L (Zoo p kxw 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 V^%P}RFMc od-yVE& 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 g2%fla7r V%Ww;Ca]I 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 "j/j he6 a{@ gzB 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 60#eTo?}o HZ[.,DuW 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 ?J ,K[.z XM57 UG 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 ?`/DFI' _G 6qd?&.=r 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 F #)@ c IKVFbTX:y 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 f;=<$Y>i y #{v\h
Cz 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 dqgH"g c->.eL% 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 eL_Il.: }0}=-g& 2.5激光器的损耗与阈值条件 Dnp><% a7}O.NDf 2.5.1激光器的损耗 mu{\_JX.A Tn"^`\m 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 g `( 3r dUH+7.\ 2.5.3阈值条件 `hf`lq^ `t# 9
yN 2.5.4对介质能级选取的讨论 rcz9\@M <!q_C5>XJ 思考练习题2 * /^} yVe<+Z\7 第3章激光器的输出特性 Om(Ir&0 oTg
'N 3.1光学谐振腔的衍射理论 z#B(1uI %J8uVD. 2 3.1.1数学预备知识 tu' s]3RE 8osP$"/o 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 v Q 51-.g o]D YS,v 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 5><T#0W? o8X? 1 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 NwN3T]W FE dFGT 3.2对称共焦腔内外的光场分布 @=6oB3tQA i`w)d S 3.2.1共焦腔镜面上的场分布 #$;}- * jAdZS\ ?w 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 EE-wi@ ,uPN\` .u8 3.3高斯光束的传播特性 ?&=JGk^eJ q1Ad"rm 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 |W*5<2Q9 S1 #5oy2 3.3.2高斯光束的相位分布 yN/g;bQ pM9 M8d 3.3.3高斯光束的远场发散角 ?}U?Q7vx@@ 0),fY(D2T 3.3.4高斯光束的高亮度 4 8Jt1^ n&2OfBJ 3.4稳定球面腔的光束传播特性 C]&/k_k t +|t/1s2 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 &g~NkJc0c KQ^ |prN?y 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 ECk3Da \U<d)j/ 3.5其他几种常用的激光光束 bg5i+a ,? tn;{r 3.5.1厄米-高斯光束 &Im-@rV! %2\6.c =c 3.5.2拉盖尔-高斯光束 \Vpv78QF; $o/i /
wcj 3.5.3贝塞尔光束 KA>QW[HX juI)Do 2_ 3.6激光器的输出功率 @1D3E = `I8ep=VZ 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 tRo` @eEX %F x ^" 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 v l~HV8MAv w '9!%mr 3.7激光器的线宽极限 j Od+LXPJ aQ- SrxmO8 3.8激光光束质量的品质因子M2 xd\ml
37~ <7! "8e 3.9模式激光的某些一阶统计性质 r4d#;S9{o _sn<"B%> 3.9.1单模激光的一阶统计性质 I+(
b!(H 4I9Yr 3.9.2多模激光的一阶统计性质 z4(`>z2a raZkH8 思考练习题3 =!)x`1j!S S LNq%7apx 第4章激光的基本技术 KWM.e1( UC j:]!P 4.1激光器输出的选模 h iv {A9a? iRx `Nx<@ 4.1.1激光单纵模的选取 ttls.~DG - 3 S b%V\ 4.1.2激光单横模的选取 &DjA?0`J N 'n0I^Y1A 4.2激光器的稳频 G9Noch9
g 1M b[S{ 4.2.1影响频率稳定的因素 j3H_g ^ 9m)gp19YA 4.2.2稳频方法概述 !pC`vZG" #U4
f9.FY* 4.2.3兰姆凹陷法稳频 eeBW~_W ohs`[U=%~ 4.2.4饱和吸收法稳频 'h^Ya?g ex^ 9 l b 4.3激光束的变换 lEw;X78 + ysPm4am$ 4.3.1高斯光束通过薄 透镜时的变换 =k,?+h~ E ;9J7Q
4 4.3.2高斯光束的聚焦 X{(?p=] =M}tet
} 4.3.3高斯光束的准直 /r2S1"(q irvd>^&jDC 4.3.4激光的扩束 =>kg] io(!z-$ 4.4激光调制技术 }%AfZ 2g;h uF1&m5^W 4.4.1激光调制的基本概念 F'F 6 &a+ ` %^w-' 4.4.2电光强度调制 :I2, Mlr'h}:H 4.4.3电光相位调制 G
B,O ,CN (;z) 4.5激光偏转技术 @!j6 y (@ H:OpS-b 4.5.1机械偏转 C <(qk _ {p $@)b 4.5.2电光偏转 *&\6x}.I4 Ux{0)"fj 4.5.3声光偏转 MppT"t gz~ug35 4.6激光调Q技术 u c}tT mB| }K`KoM 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q P;K LN9/4 _n !>*A! 4.6.2调Q原理 G Y.iCu b I3b*sx$ 4.6.3电光调Q A:D 9qp , s otZT 4.6.4声光调Q 7&/1K%x9; edCVIY'1 4.6.5染料调Q zb4{nzX= [8q`~S%-] 4.7激光锁模技术 H "5,To 'n1$Y%t 4.7.1锁模原理 cui%r!D k}I65 ^l# 4.7.2主动锁模 (C1~>7L xWqV~NnE 4.7.3被动锁模 isdN W l ^^*L;b>I 思考练习题4 Q'!'+;&% )siW c_Z4 第5章典型激光器介绍 3$Vx8:Rhdn xpCZlOld 5.1固体激光器 jIwN,H1$- /OB) \{- 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 Iz83T9I& 8DMqjt3B 5.1.2固体激光器的泵浦系统 ?.uh p ,fTC}> s4 5.1.3固体激光器的输出特性 <#;5)!gr{ g kV`ZT9 5.1.4新型固体激光器 N` $F>E,T% Mw"[2PA 5.2气体激光器 Nn-k hl|11 Y2'HP)tfIw 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 7cWeB5 e?O W(Md0* 5.2.2二氧化碳激光器 M(:bM1AD`u R,["w9 8a 5.2.3Ar＋离子激光器 6v]`s KaS*LDzw 5.3染料激光器 K7.ayM 0 %Tu(>vnuj 5.3.1染料激光器的激发机理 Y:#B0FD,gC !fd>wvJ,: 5.3.2染料激光器的泵浦 &cT OrG lZe-A/E 5.3.3染料激光器的调谐 zHg=K / "w0~f6o 5.4半导体激光器 $)c[FR~a f* 88k='\W 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 z_ '!?K{ v Jct)i 5.4.2PN结和粒子数反转 Z__fwv.X[ |uz\XK 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 W1 Fhx` 2A =Y 5.4.4同质结和异质结 半导体激光器 TuPD5-wB& K>LS8,8V 5.5其他激光器 k h*WpX 1Z;c b0: 5.5.1准分子激光器 Vr"'O6 ~Ym*QSD 5.5.2自由电子激光器 <n2'm
&iq'V*+-\ 5.5.3化学激光器 !FyO 5`v {06ClI 思考练习题5 JY"J} py':36' 第6章激光在精密测量中的应用 _A&
[rBm| X(17ESQ/Y 6.1激光干涉测长 CS* lk !C \o3s&{+ y, 6.1.1干涉测长的基本原理 (fr=[m$` bivo7_ 6.1.2激光干涉测长系统的组成 } _];yw '@WBq!p 6.1.3激光外差干涉测长技术 'rFLG+W _*[vKS A& 6.1.4激光干涉测长应用举例 Z,\(bW
qF L0H^S)g 6.2激光衍射测量 bF*Kb"!CF >ifys)w g> 6.2.1激光衍射测量原理 IG;=
| P s|[ 6.2.2激光衍射测量的方法 hCc%d$wVk "R- j 6.2.3激光衍射测量的应用 [AFGh
L+t3 lA4J# 6.3激光测距 qK@,O \ 5 ';[|f 6.3.1激光脉冲测距 xO %yjG= <nV 3`L&] 6.3.2激光相位测距 nehk8+eV_ X|g5tnsj` 6.4激光准直及多自由度测量 TV_a(#S `:m=rT_ 6.4.1激光准直仪 s(s_v ?k + !`$( 6.4.2激光衍射准直仪 SX =^C ?}W#j 6.4.3激光多自由度测量 \k6OP rTJU)4I^h 6.5激光多普勒测速 ,,I K} =*6frC~ 6.5.1运动微粒散射光的频率 (r'NB N >P" $ 6.5.2差频法测速 j\Fbi3H -)b u& 6.5.3激光多普勒测速技术的应用 zH~g5xgh @^-f +o 6.6环形激光测量角度和角加速度 ~j!|(a7 |\"%Dy[m 6.6.1环形激光精密测角 i1b3>H*3 4
BNbS|?vV 6.6.2光纤陀螺 eCg|@d% D eUgKwu; 6.7激光环境计量 m{lS-DlRg -W})<{End 6.8激光散射板干涉仪 AI9=?X<kh ]i
`~ J 思考练习题6 ;t@^Z_z,CR l a]Zk 第7章激光加工技术 8jLO-^X< < z!~{3M 7.1激光热加工原理 gKPqU @$* 0d`l ugf 7.2激光表面改性技术 %6@m~;c0 1JI7P?\B 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 %V!!S #W MpIP)bdq7 7.2.2激光表面熔凝技术 d+8|aS<A SQuW`EHBgs 7.2.3激光熔覆技术 @Hp=xC9V H
a`V"X{} 7.3激光去除材料技术
)$2h:dw_ +]VW[ $W 7.3.1激光打孔 k9&pX8# 3);W gh6 7.3.2激光切割 *vzj(HGO b& pL}o?/k 7.4激光焊接 #N\<(SD/ %8|? YxiZ: 7.4.1激光热导焊 VOp+6ho< 5*$z4O:Aa 7.4.2激光深熔焊 W}\<}dK .8CfCRq 7.4.3激光复合焊 jSvo- H.2aoZ -w 7.5激光快速成型技术 .Na'yS `J elP#s5l4 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 t@`Sa < SR9M:%dga 7.5.2激光快速成型技术 o1<Z; 2 # |c,'0V,"cH 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 piPV&ytI k@2@%02o9C 7.6其他激光加工技术 jouT9~[L' T@N)BfkB
7.6.1激光清洗技术 FzFP 0 hB]<li)"C 7.6.2激光弯曲 ery{>|k X,+N/ nku 思考练习题7 ,aSK L1 0a v2w5>af 第8章激光在医学中的应用 ]LSlo593 /KCIb: U 8.1激光与生物体的相互作用 I%ZSh]On x[YW 3nF 8.1.1生物体的 光学特性 N*>&XJ# p{rzP,Pb& 8.1.2激光对生物体的作用 DGx<Nys@B TbhsOf! 8.1.3激光对生物体应用的优点 M4}zRr([.5 7C^W <SUo 8.2激光在临床治疗中的应用 aw'o=/a8 x o(3<1mD 8.2.1激光临床治疗的种类与现状 lO^YAOY yvKKE 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 .^?Z3iA", T9P u V 8.2.3激光在眼科中的应用 3VmF1w
2 0 [SrRpD 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 >U[YSsFt6 @?<1~/sfL 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 %; tBWyq}_ UL\gcZ
Zkl 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 Y> 't)PK r1Cq8vD*m 8.2.7光动力学治疗 U^ xtS g ;!/g`*? 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 L )/^%/! >WW5;7$ 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 83YQ c [5jXYqD=vj 8.3.2激光断层摄影 g 2&P hvU\l`m 8.3.3激光显微镜 c P (is! l(
0:CM 8.4医用激光设备 u1i
?L' &$E. rgtg 8.4.1医用激光 光源 BZWGXzOFh _^u^@.Q'i< 8.4.2医用激光传播用 光纤 Y^J/jA0\B
W &Gt^5 8.5激光应用于医学的未来 _f~m&="T! Cr$8\{2OA7 8.5.1医用激光新技术 BvV!?DY4 !3Me
6&$O 8.5.2光动力学治疗的前景 (
G# W6 F6 c1YI[ 思考练习题8 %W]" JwRu QDJ:LJz\ 第9章激光在信息技术中的应用 $79-)4;z4 _i+7O^=d6X 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 -
-H%FYF` ,Taq ~ 9.1.1半导体激光器 QF`o%m I joJ:* oL 9.1.2光纤激光器 K_ E- Hgg_ [I7([l1Wvd 9.1.3光放大器 Pi:=0,"XOp " f <+~ 9.2激光全息三维显示 t+Rt*yj O %oEvp{ I 9.2.1全息术的历史回顾 (dVrGa54 &26H 9.2.2激光全息术的基本原理和分类 xK C{P{: meNz0v e
9.2.3白光再现的全息三维显示 9J'3b < /C) FS?=
9.2.4计算全息图 i7(\i2_P &24z`ZS[w6 9.2.5数字全息术 qQ "O;_ jW!)5(B[A 9.2.6全息三维显示的优点 O:3DIT1# > |Zrkk>GW: 9.2.7全息三维显示的应用 b5Pakz=jNM f.SmCgG 9.2.8全息三维显示技术的展望
@s@ 67\ @ag*zl 9.3激光存储技术 {Lm%zdk*k trC+Etc 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 CuD ^@ $1$T2'C~+ 9.3.2激光光盘存储 \9t6 #8 86,$ I+ 9.3.3激光体全息光存储 FI$#x%A ,"W.A 9.3.4激光存储技术的新进展 Z w&_ Wt v/B:n
9.4激光扫描和激光打印机 P?P))UB5 1 9t' 9.4.1激光扫描 8^Ov.$rP az2CFd^M 9.4.2激光打印机 {Q la4 U a \PvRW*I 9.5量子光通信中的激光源 SZ m)`r\A c_r&)8 9.5.1量子光通信 Ma`Goi\vFk `i)&nW)R 9.5.2量子态发生器及应用 !bi}9w axW4 cS ? 思考练习题9 Q5 s?/r S AEV " 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 >O{/%(9 : >t? ^r( 10.1激光核聚变 }@V ,v[&e $i blLZhj 10.1.1受控核聚变 H}$ hk Hf'yRKACj 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 dIR6dI mxRe2<W 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 igW>C2J ^{W#ut>IN 10.2激光冷却 6v9{ $ : Uieg4I ro 10.3激光操纵微粒 } bs2Rxkh 6GD Uo} . 10.3.1光捕获 -~HlME *~f drQioH- 10.3.2微粒操纵 YTco;5/ M\s^>7es 10.4超越经典衍射极限的分辨率 0CD2o\`8 JqdNO:8 10.4.1解析延拓 pw7 _j;}l L^`oJ9k ! 10.4.2综合孔径傅里叶全息术 adJoT-8 P6 79^on8 k} 10.4.3傅里叶叠层算法 }<wj~f([ pP'-}% 10.4.4相干谱复用 I k#>6 _]=` F
l 10.4.5非相干结构光 照明成像 ~%W s"1 YSuw V)Y 10.4.6超分辨荧光显微镜 rwxJR@Ttn +M\*C# 10.5激光光谱学 i#jCf3%+
h ]'aG oR 10.5.1拉曼光谱 b'N"?W^YQ ,
"zS
pN 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 FVsNOU #oYX0wv l 10.5.3频率高分辨的双光子光谱 VmTk4?V4 \~ 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 'FBvAk6 )N-+, Ms 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 s 8``U~D !qH=l-7A 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 v] *W*; U[S;5xeF.j 10.6.1电磁波的正常多普勒效应 1F5F 2OT$8 [,5clR=F 10.6.2在负折射率材料中传播的电磁波的反常多普勒效应 >t8eVMMa e7L;{+XI 10.6.3折射光子晶体棱镜的设计以及负折射性质的实验验证 q9Y0 Lk nWZrB s
_ 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 d1j v>tu 6x@-<{ L 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 aG |)k, N13 <! QQ 思考练习题10 7k 3":2 : #G#gB 附录A随机变量 >[xQUf,p TF^]^XS' A.1概率的定义和随机变量 m$J'n A 4r(rWlM A.2分布函数和密度函数 7<.f &1MgI WaMn[/{ A.3推广到两个或多个联合随机变量 Iz{AA- .yWdlq## A.4统计平均 !s)2H/KM 8 I )B2Z(<Q 附录B随机过程 00pHnNoxW N=+Up\h B.1随机过程的定义和描述 1xtbhk]D w#b~R^U B.2平稳性和遍历性 OClY ,@ fQx 4/4j 参考文献 5WZL B = 3\@6i'  t%dPj8~ GV[[[fu （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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