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。 c4Q9foE
WjSu4  P1^|r} Wl+spWqW 第1章辐射理论概要与激光产生的条件 )%kiM<}) \hEIQjfi 1.1光的波粒二象性 #_K<-m %9 eJ ^I+?h 1.1.1光波 Akw s I@@ YdIZikF# 1.1.2光子 #W.vX=/* yc`3) 1.2原子的能级和辐射跃迁 @,2,(=l*C <5#2^ ( 1.2.1原子能级和简并度 \P "Ol\@ ~6O~Fth 1.2.2原子状态的标记 5:5d=7WX f<|*^+ 1.2.3玻尔兹曼分布 q\gbjci `ueOb 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁
^^n (s_g ( *K)D$y 1.3光的受激辐射 .wlKl[lE2 {.;qz4d` 1.3.1黑体热辐射 >#gDk K Br{ (sL0e 1.3.2光和物质的作用 lF 40n4} ^j10
f$B 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 ZSD7%gE<D f/\S:x-B 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 ufw[Ei$I: .yD
6$!6 1.4光谱线增宽 <$a-.C5 Y7I\<JG< 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 d%nX;w,
} * C 1.4.2自然增宽 X8R: 9q_ %XZhSmlf 1.4.3碰撞增宽 Di }M\!-[ !;d>}iE 1.4.4多普勒增宽 7`^Y*:( 3)2{c 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 _V0%JE' 7xux%:BN 1.4.6综合增宽 T{-gbo`Yji FgrVXb_q 1.5激光形成的条件 "!eq~/nk -xN/H,xok 1.5.1介质中光的受激辐射放大 ukc
7Z
OQ z }7}D ! 1.5.2光学谐振腔和阈值条件 :(" @U, xdz 6[8 d8 思考练习题1 WU@_aw[ ,w9| ?%S 第2章激光器的工作原理 BSJS4+,E N[fwd=$\# 2.1光学谐振腔结构与稳定性 + 9pock @,c` #,F/ 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 n6M #Xc'JA ^K_FGE0ec 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 b35 3+7"| Hi/[ 2.1.3稳定图的应用 n \<7`, "68X+! 2.2速率方程组与粒子数反转 PX2b(fR8_O #Q-#7|0& 2.2.1三能级系统和四能级系统 @#-\ BQ; =YfzB!ld 2.2.2速率方程组 'O.f}m SS FZZO-,xa 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 9vwm
RVN 26 1? 8&c 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 N7
hl M F#RN m5 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 W,H=K##6< u?g&(h 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 t.VVE:A^% :PY6J}:&# 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 ?,+&NX3m =PNkzFU o 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 J|^z>gP( U /~uu 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 u2`j\
Vu r:E4Wi{\ 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 F7nwV Dc* j72mm! 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 jvD_{r sDT w</@ 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 )C{20 _ I&gd"F _v} 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 G51-C LM, E?bv<L," 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 C&%NO;Ole |cp_V 2.5激光器的损耗与阈值条件 -1NR]#P' m,62'
2.5.1激光器的损耗 [Ob'E!;< Li0+%ijM 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 <sM_zoprc _*8 6 2.5.3阈值条件 _3wK: T{: q
#7Nk)<.
2.5.4对介质能级选取的讨论 5[r}'08b $cwmfF2C 思考练习题2 !b4AeiL>w / FpPf[ 第3章激光器的输出特性 hA1B C3 %zRuIDmv 3.1光学谐振腔的衍射理论 j8bA "r1 IMM sOl 3.1.1数学预备知识 Iw)m9h ?m7i7Dz
3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 3O1Lv2)_ ,aBy1K 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 `.3.n8V br
3-.g 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 v@8SMOe % E_[a|N"D 3.2对称共焦腔内外的光场分布 /-m ) M"{*))O\-c 3.2.1共焦腔镜面上的场分布 @JLN3 Tz.okCo]z 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 #f_'&m "oFi+']* 3.3高斯光束的传播特性 c=bK_Z_ 2J$vX( 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 ] q[( z Nge@8 3.3.2高斯光束的相位分布 Z)=S>06X Q k\*?<g 3.3.3高斯光束的远场发散角 # Cy3x-! #902x*Z'c" 3.3.4高斯光束的高亮度 L]"$d F 9%3+\[ s1 3.4稳定球面腔的光束传播特性 =A{'57yP X%JyC_~< 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 7IkEud 02%~HBS 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 }lhk;#r P O0Od z 3.5其他几种常用的激光光束 _/cX!/" u>agVB4\F 3.5.1厄米-高斯光束 ^-mW k?> LikCIO 3.5.2拉盖尔-高斯光束 _y>drvg F$1{w"& 3.5.3贝塞尔光束 !TY0;is S% Ky+0 3.6激光器的输出功率 1=sL[I 7< u;1[_ ~ 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 !
9*l!( be]/ ROP>H 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 3B,dL|q(@J {}iS5[H] 3.7激光器的线宽极限 0.nkh6 ? 0Bkz)4R
3.8激光光束质量的品质因子M2 K^tc]ZQ /YJBRU2 3.9模式激光的某些一阶统计性质 aUc#,t;Qd `_ M+=*} 3.9.1单模激光的一阶统计性质 , D(Bg9C DcM/p8da 3.9.2多模激光的一阶统计性质 `v<S OK`^DIr5l 思考练习题3 1tiOf~)
Y$c7uA:4 第4章激光的基本技术 F6Q%<p a 9xw"NcL 4.1激光器输出的选模 oAB: H \ dV'^K%# 4.1.1激光单纵模的选取 ; qbK[3. t:P]bp^# 4.1.2激光单横模的选取 EL z5P}L6 wmXI8'~F& 4.2激光器的稳频 QkHG `yW i1KjQ1\a + 4.2.1影响频率稳定的因素 8@S]P0lk rL mc(-q 4.2.2稳频方法概述 ~J su"kr 'o0o.&/= 4.2.3兰姆凹陷法稳频 6|3 X*Orn ' |5o(6u' 4.2.4饱和吸收法稳频 `ZM$ \Q=: 6w
m-uu 4.3激光束的变换 $""k Z ;XjX v' 4.3.1高斯光束通过薄 透镜时的变换 #;@I. bXXX-X c 4.3.2高斯光束的聚焦 'X6Y!VDd S'ms>ZENC 4.3.3高斯光束的准直 \{~CO{II d=uGB" 4.3.4激光的扩束 ^u"WWLZ {TJBB/B1 4.4激光调制技术 83'+q((< E?KPez 4.4.1激光调制的基本概念 `T7TWv"M W _ Hoa *~ 4.4.2电光强度调制 1x\k:2 U hDZyFRg 4.4.3电光相位调制 5M5vxJ)Lh Y TY(Et1i 4.5激光偏转技术 !hS)W7!ik 0a<h,s0"2 4.5.1机械偏转 a'Zw^g gV h&c 4 4.5.2电光偏转 n|DMj[uT rbIYLVA+V 4.5.3声光偏转 Eaxsg _29 wQn@ ] 4.6激光调Q技术 p$jAq~C K[/L!.Ag 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q )uR_ d= B& $Z w +"AA 4.6.2调Q原理 uW Fy I" :2
:VMIa 4.6.3电光调Q GXQ%lQ *fv BB9raq 4.6.4声光调Q )8 aHj4x H8dS]N~[Y 4.6.5染料调Q Sj|tR[SAoD En\q. 3
5 4.7激光锁模技术 birc&< e"bzZ!c&~V 4.7.1锁模原理 x{K"z4xbI
(#O" 4.7.2主动锁模 "X;5*
4+ 9rT^rTV 4.7.3被动锁模 6vps`k$,~ 3T,[ 思考练习题4 =_ m3 ~=Z 4e AMb 第5章典型激光器介绍 Wwg<-
9wAJ PeqW+Q. 5.1固体激光器 33D2^ Sf6" Q 3^h 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 S
~f z fc<y( uX 5.1.2固体激光器的泵浦系统 Kz/,V6 H: -OU{99$aS 5.1.3固体激光器的输出特性 q+*\'H > pnz: <V"Y( 5.1.4新型固体激光器 |>'N^ Um z b 5.2气体激光器 j%w^8}U>G 5~jz| T}s 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 t0@AfO.'1 Ml{
]{ n 5.2.2二氧化碳激光器 oaPWe M+ 4 KR` 5.2.3Ar＋离子激光器 ISK 8t l:JVt`A4? 5.3染料激光器 v7KBYN + WMXd.iN, 5.3.1染料激光器的激发机理 \f(zMP -LUZ7,!/>o 5.3.2染料激光器的泵浦 8Yf*vp>T/x jn(!6\n" 5.3.3染料激光器的调谐 ZS(%!+ M /d:hW4}<}. 5.4半导体激光器 c(2?./\| #Ktk[ "6 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 }+pwSjsno ry=8Oq&[~ 5.4.2PN结和粒子数反转 d4^x,hzV |%ZJN{!R 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 _E'}8.#{ Y*\h?p[, 5.4.4同质结和异质结 半导体激光器 9s[
+PADy8 5.5其他激光器 <Lxp t ) `'a1y| 5.5.1准分子激光器 vWM&4|Q1~ AH/o-$C& 5.5.2自由电子激光器 r6 3l( TlkhI 5.5.3化学激光器 /!?Tv8TPp js Z"T 思考练习题5 &oHr]=xA 32SkxcfrCK 第6章激光在精密测量中的应用 ^p9V5o W#NZnxOX" 6.1激光干涉测长 |nnFjGC`~ myN2G?>; 6.1.1干涉测长的基本原理 sZr \mQ~ X`WS&!C< 6.1.2激光干涉测长系统的组成 |? fAe {*
Wex2Fd?DO 6.1.3激光外差干涉测长技术 $t}W,? $|J+ 6.1.4激光干涉测长应用举例 oi,KA '<<@@.(f 6.2激光衍射测量 0uW)&>W '/ Hoq 6.2.1激光衍射测量原理 Fv
%@k{ =>3,]hnep 6.2.2激光衍射测量的方法 I(7iD. ^: JU5,\3Lz# 6.2.3激光衍射测量的应用 u t4:LHF W5Pur
lu? 6.3激光测距 ?D]T| =EZY w*AXD!} 6.3.1激光脉冲测距
L/: u !Op18hP$ 6.3.2激光相位测距 L\^H#:?t 0.!Q 4bhD 6.4激光准直及多自由度测量 (d-j/v*4 SFa^$w 6.4.1激光准直仪 "Oy&6rrr "#`c\JuR ] 6.4.2激光衍射准直仪 ^Cn_
ODjo wqp(E+& 6.4.3激光多自由度测量 $]iRfXv,l! ] I0(_e|z} 6.5激光多普勒测速 :6frx=< #e;\Eap 6.5.1运动微粒散射光的频率 H @8 ;6D q8vRUlf 6.5.2差频法测速 1H, hw umc\ x"i% 6.5.3激光多普勒测速技术的应用 9rQpKq:#
E U_e e3KKA 6.6环形激光测量角度和角加速度 J""N:X!1 _:9-x;0H2 6.6.1环形激光精密测角 ;?:X_C \6v*c;ZF 6.6.2光纤陀螺 siGt5RH* f5QJj<@ 6.7激光环境计量 :#p!&Fi zf^F.wW 6.8激光散射板干涉仪 4kQL\Ld#E% $kk!NAW 思考练习题6 \) T4NN %Tv^BYQAZ 第7章激光加工技术 dNcP_l/A Nh|QYxOP 7.1激光热加工原理 <ba+7CK] w RJZ4fl 7.2激光表面改性技术 #$9 rH
2zd 3:WXrOl 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 ] Q\/si& WD5ulm?91| 7.2.2激光表面熔凝技术 ,b8q$ R~\ D>Ph))QI 7.2.3激光熔覆技术 yasKU6^R' L` {EXn[ 7.3激光去除材料技术 c/E6}OWA 0UT2sM$ 7.3.1激光打孔 6?c(ue iL[ Zcn,_b7 7.3.2激光切割 ,*@6NK,. A">A@`} 7.4激光焊接 8TnByKZz tJ9i{TS 7.4.1激光热导焊 _*Z2</5 3#H x^H 7.4.2激光深熔焊 <C_FI` wk i3} ^j?jA2 7.4.3激光复合焊 Lqv5"r7eV ii @O&g 7.5激光快速成型技术 O{9h'JU Q[k7taoy 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 K-nf@o+ \'40u|f 7.5.2激光快速成型技术 :#QYwb~ *:}NS8 hP 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 =/rIXReY fH7o,U| 7.6其他激光加工技术 81|Xg5g)b {>c O&eiCt 7.6.1激光清洗技术 mS zBNvc i -)tu$W* 7.6.2激光弯曲 pc w^W
!s]LWCX+| 思考练习题7 OD H@ / y3K9r f 第8章激光在医学中的应用 l*]*.?m/5 e /m ,PE 8.1激光与生物体的相互作用 ^V~r S8]gj YGObTIGJvf 8.1.1生物体的 光学特性 D/Y .'P:j p_jDnb# 8.1.2激光对生物体的作用 g(Jzu' u9FXZK7 8.1.3激光对生物体应用的优点 qlSc[nEk |Y!#` 8.2激光在临床治疗中的应用 !0~$u3[b XX,iT~+- 8.2.1激光临床治疗的种类与现状 cRX0i;zag z1ltc{~Z 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 pCNihZ~ )dJaF#6j 8.2.3激光在眼科中的应用 Qc z7IA ++:v O 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 ` =!&9o yk9|H)-z 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 92GO.xAD? dm& F1NkT 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 8Z!+1b OZ1+` 4 v 8.2.7光动力学治疗 A:EF#2) g QH6L b%]/ 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 0sRby ! 8ltHR]v 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 *lg1iP{] qbkvwL9 8.3.2激光断层摄影 l,*v/95h u7&r'rZ1_! 8.3.3激光显微镜 !Ljs9 =UF y5.Z <Y 8.4医用激光设备 9/RbfV[) 5f 7; pS< 8.4.1医用激光 光源 "';'*x ~<3qsA.. 8.4.2医用激光传播用 光纤 EW$ Je
r:y *l4 8.5激光应用于医学的未来 viAvD6e Rs:<'A 8.5.1医用激光新技术 UnZ*"% =eSG7QfS 8.5.2光动力学治疗的前景 7ju7QyR y>u+.z a| 思考练习题8 |^Z1 D TAw %lV&QQa 第9章激光在信息技术中的应用 _h7+.U= N<: 5 r 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 t(CdoE,6 '!Vn 9.1.1半导体激光器 xUPM-eF= 3~BL!e, 9.1.2光纤激光器 %$I\\q q>{ : KZI+ 9.1.3光放大器
"=H7p3 52tIe|K wL 9.2激光全息三维显示 oDx*}[/ }+QgRGQ 9.2.1全息术的历史回顾
SMk{159q& R,/?p 9.2.2激光全息术的基本原理和分类 P@p(Y2&~g ,m!j2H }8 9.2.3白光再现的全息三维显示 bP 6Q F1L ` ,aPK/ 9.2.4计算全息图 6J6MR<5' 42:\1 B#[ 9.2.5数字全息术 &6PZX0M on(F8%]zE 9.2.6全息三维显示的优点 9C$b^wHd (} "r 5 9.2.7全息三维显示的应用 ! k||-Q & WhSQ>h!@s 9.2.8全息三维显示技术的展望 `.Y["f
1B 06pLa3oi 9.3激光存储技术 f/?#
1 AGn:I?? 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 \) DP(wC >; nE.] 9.3.2激光光盘存储 ~kY Up5f
K-)_ 1 9.3.3激光体全息光存储 j.sxyW?3 23qTmh 9.3.4激光存储技术的新进展 2JYyvJ> D.j'n-y w 9.4激光扫描和激光打印机 fg% I?ou 5Qo\0YH 9.4.1激光扫描 m7^aa@^m z6B/H2 9.4.2激光打印机 s,"<+80% 4!d&Zc>C4 9.5量子光通信中的激光源 ['sj'3cW- 26yv w 9.5.1量子光通信 _$NFeqLww n(/(F ` 9.5.2量子态发生器及应用 ?a7Px D . #!OCEiT_ 思考练习题9 05LVfgJ'q IBcCbNs! 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 f`.8.1Rd & kHp}\ 10.1激光核聚变 S WVeUL#5 "'4 R _R 10.1.1受控核聚变 PSI5$Vna4p rC14X} X6 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 gV):3mWC Nlx7"_R"Q 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 4cRF3$a md ~urIA/ 10.2激光冷却 Ha@'%<gFe 7u6o~( 10.3激光操纵微粒 Q` 4= Lz2wOB1Zc+ 10.3.1光捕获 s czN0*w&C xpx Un8. 10.3.2微粒操纵 2S&e!d- xKWqDt 10.4超越经典衍射极限的分辨率 :@r E & 2BXpk^d5y 10.4.1解析延拓 u01 'f-h =\B{)z7@6D 10.4.2综合孔径傅里叶全息术 Y|_ #yb Jor >YB`X 10.4.3傅里叶叠层算法 zIi|z}WJ n`2 d 10.4.4相干谱复用 {^i7 3}@O x9Y1v1!5Pu 10.4.5非相干结构光 照明成像 Q zPq^ C< ?}?h hb 10.4.6超分辨荧光显微镜 =${]j =<e|<EwSZ 10.5激光光谱学 yQ}$G
,x mM!'~{r[- 10.5.1拉曼光谱 P,k~! F^L QM2Y? ."# 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 PEac0rSW ]|it&4l 10.5.3频率高分辨的双光子光谱 E0'+]"B p
@&>{hi@ 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 R
5-q{ U&yXs'3a& 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 X^ckTIdR _Db=I3.HJ 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 rL3<r z }.y
?# 10.6.1电磁波的正常多普勒效应 S<rdPS*P ']Gqa$(YC 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 C8rD54A'M &PVos|G 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 A-^[4&rb (4cWq!ax<$ 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 cjAKc|N J k"\%x =# 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 26PUO$&b. 'bJ!~ML& 思考练习题10 g6{.C7m [bk2RaX:i 附录A随机变量 v#0F1a?]D _8P"/(
`Rw A.1概率的定义和随机变量 y=g9 wO u.sF/T=6f A.2分布函数和密度函数 {a^A -Xh[u )b`Xc+{> A.3推广到两个或多个联合随机变量 5Ds/^fA ~T@t7Cg A.4统计平均 hr_ 5D lffp\v{ w 附录B随机过程 7[h_"@_A7 T6m#sVq B.1随机过程的定义和描述 L9Sd4L_e sd9$4k" B.2平稳性和遍历性 d0Xb?-
}3M %a=K:" oU[ 参考文献 PLU 8:H@X /_<`#?5T(  fZ 1v| oNQ;9&Z,^2 （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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