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。
IJIzXU ,Gk}"w U`|0 jJ cbYLU\! 第1章辐射理论概要与激光产生的条件 f.B>&%JRZ ra N)8w}- 1.1光的波粒二象性 A'&n5)tb ;Lm=dd@S: 1.1.1光波 x35cW7R}T_ @4$\
5 %j 1.1.2光子 +>~?m* $ 0c^>eq] 1.2原子的能级和辐射跃迁 7Q w|! G~7 i @Zs 1.2.1原子能级和简并度 ._9
n~=! sbj(|1,ac 1.2.2原子状态的标记 ? ULo&P[ Sn4[3JV $l 1.2.3玻尔兹曼分布 4_ v]O xM[Vc
1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 "1`Oh<={b S& #U!#@ 1.3光的受激辐射 vsWHk7 9 )Or .; 1.3.1黑体热辐射 *'Y@3vKE hI?sOR! 1.3.2光和物质的作用 cRd0S*QN2 jn >d*9u 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 - x8nQ%X :0)3K7Q 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 {U<xdG zk*c )s 1.4光谱线增宽 /2EHv.e ` vx_o(wof 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 (/-hu[ : *KY=\
%D 1.4.2自然增宽 $N :Vo(* :1XtvH 1.4.3碰撞增宽 iRg7*MQu
z@|GC_L 1.4.4多普勒增宽 ~_s?k3cd U j+ j}C 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 ;z M*bWh9 P `s 1.4.6综合增宽 \<}&&SuH Ev7J+TmXM 1.5激光形成的条件 -C(b,F%% M?b6'd9f 1.5.1介质中光的受激辐射放大 )ZrS{vY 3d<HN6&U 1.5.2光学谐振腔和阈值条件 &B!
o, qp E0%~! b 思考练习题1 pwwH< 0[ |-V&O=!^+ 第2章激光器的工作原理 D +_oVob\ OpM(j& 2.1光学谐振腔结构与稳定性 Mu'8;9_6 `n$5+a+ 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 p.+ho~sC,. $zB[B;-!$ 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 &Ysosy* &>e-(4Xu 2.1.3稳定图的应用 y Q#:J9HMJ Og=*R6i 2.2速率方程组与粒子数反转 =+ t^ f ^c:Fy+fb 2.2.1三能级系统和四能级系统 >pU:Gr P/EM : 2.2.2速率方程组 |t; ~:A
/'31w9 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 6#IU* JQ4{` =,b 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 Qs9gTBS; }%Bl>M 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 ?wnzTbJN O KF tl 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 J'N!Omz [D*UT#FM 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 H[DUZ,J r}uz7}z %" 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 ,V*%V; PJ='tJDj 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 l NQcYv -V: "l 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 ]p_@@QTC
o x+ 3U 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 Gs3LB/8? uYE`"/h,1e 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数
Z*-g[8FO f4L`.~b'hb 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 _/wV;h~R *
S=\l@EW 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 D@!=d@V. i;!H!-sM 2.5激光器的损耗与阈值条件 gUeuUj J!:SPQ 2.5.1激光器的损耗 1KjU ]
r2 r k)##) 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 sg+uBCGB I4&:: y^ C 2.5.3阈值条件
>3c@x e zPz<iZ\N 2.5.4对介质能级选取的讨论 z )HD`Ho ;A#`]-i C 思考练习题2 ^5=B`aich 5 Kkdo !z 第3章激光器的输出特性 7EXI6jGJ| b$Vz2Fzx 3.1光学谐振腔的衍射理论 o 1<_fI hUYd0qEbEt 3.1.1数学预备知识 %'[&U# - f%V4pzOc" 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 A'2w>8 .nyfYa+ 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 Nj?/J47?, WD1G&5XP 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模
=| 9H S{Er?0wm.R 3.2对称共焦腔内外的光场分布 qG<$Ajiin |jM4E$
3.2.1共焦腔镜面上的场分布 XP @1~$ 4Z/f@Z D 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 @r?Uua s>^dxF!+ 3.3高斯光束的传播特性 # vry0i u;` U*@ 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 X,LD {#{DH?=^)u 3.3.2高斯光束的相位分布 -=(!g&0 Kw#i),M 3.3.3高斯光束的远场发散角 {RF-sqce z@w Mc
EH 3.3.4高斯光束的高亮度 VZ\B<i $jg *pmR- 3.4稳定球面腔的光束传播特性 f"St&q>[s n/h,Lr)Z 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 L: z?Zt)| Y*! qG 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 ahPoEh % DdJ ^qHI 3.5其他几种常用的激光光束 3mOt W %Hl G >q(iF' 3.5.1厄米-高斯光束 ezMI \r6 E <c9# I= 3.5.2拉盖尔-高斯光束 v;0|U:`] f/V
2f]. 3.5.3贝塞尔光束 0 lv %`, xe*aC 3.6激光器的输出功率 /"B?1?qc,= l \s U 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 !=N"vD* CjiVnWSz< 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 65Cg]Dt71 B`
k\ EL' 3.7激光器的线宽极限 kSDZZ x _N@r o 3.8激光光束质量的品质因子M2 +Xemf ? f{FDuIl n 3.9模式激光的某些一阶统计性质 ObiT-D?)g oIefw:FE,a 3.9.1单模激光的一阶统计性质 rp0ZvEX d ,=r 9. 3.9.2多模激光的一阶统计性质 BN 4_: kP?KXT3y 思考练习题3 xQ@^$_ w.0qp)} 第4章激光的基本技术 V# `fs|e;y _-#'j2 4.1激光器输出的选模 #cCL.p"] Q_Gi]M9 4.1.1激光单纵模的选取 dX)GPC-D7 /;utcc 4.1.2激光单横模的选取 AqV7 \gdOC uxzze~_+C 4.2激光器的稳频 E~_]Lfs) iySRY^ 4.2.1影响频率稳定的因素 ?G -e](]^< Zib)P & 4.2.2稳频方法概述 =hMY2D 1SR+m>pL 4.2.3兰姆凹陷法稳频 `4~H/'%QB tz&y*e& 4.2.4饱和吸收法稳频 dtc IC0:[ >`%'4<I 4.3激光束的变换 $9ky{T?YG uECsh 2Uin 4.3.1高斯光束通过薄 透镜时的变换 >J>b>SU=- H
`(exa:w 4.3.2高斯光束的聚焦 I:d[Q
s :.4 5u}[ 4.3.3高斯光束的准直 G3{=@ Z1 |K|h+fgG6* 4.3.4激光的扩束 7 %{ | T9879[ZU\ 4.4激光调制技术 [mPjP%{=@ 14"J d\M8 4.4.1激光调制的基本概念 ?|ZTaX6A as>L[jyG/ 4.4.2电光强度调制 :G<E^<M\)^ `8Lo { P 4.4.3电光相位调制 ]Ty isaT .({smN,B 4.5激光偏转技术 Ey4z.s'-l P'O#I}Dmw< 4.5.1机械偏转 8{Fsm;UsY HO' '&hz 4.5.2电光偏转 / 0eYMG+K= J:kmqk! 4.5.3声光偏转 @, W vvh T0]*{k(FR 4.6激光调Q技术 w&x!,yd; !eUDi( 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q >~Q r RJ$7XCY%`* 4.6.2调Q原理 aN ,M64F PtTH PAKj 4.6.3电光调Q E]6z8j uO6 NMi45y(Y 4.6.4声光调Q j8sH#b7Z ^'ryNa;" 4.6.5染料调Q w$u3W*EoU^ Q
pmsOp| 4.7激光锁模技术 e A}%C.ZR <$h u 4.7.1锁模原理 g=e71DXG2 ]$,UPR/3 4.7.2主动锁模 l3IWoa&sh Zt3)]sB 4.7.3被动锁模 nO)X!dp}J !Lh^oPT"I 思考练习题4 SC-
$B eBJUv]o % 第5章典型激光器介绍 8zBWIi cDI [PJ9 5.1固体激光器 ru7RcYRq _ Dwqy( 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 @GvztVYo >X51$ wBL 5.1.2固体激光器的泵浦系统 WsD M{1c 2 6>ZW4 Z 5.1.3固体激光器的输出特性 =?-ye!w 8dlw-Q'S 5.1.4新型固体激光器 XduV+$ 03 [S@}T
zE 5.2气体激光器 }E7:ihy a:_I 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 8Y#\xzod G!XIc>F* 5.2.2二氧化碳激光器 "C*B,D*}: {$1J=JbE 5.2.3Ar＋离子激光器 _kY#D; `:r ,<Q~b%(3 5.3染料激光器 A Z{^o4<q 3< = G?of 5.3.1染料激光器的激发机理 0j_bh,zG# & V)6!,rb 5.3.2染料激光器的泵浦 0 n/gd"M VG>vn`x>a 5.3.3染料激光器的调谐 :F?x)"WoQ+ ${8?N:>t 5.4半导体激光器 OK{xu X8u =GXu 5 8 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 42 \-~] U-^[lWn[@4 5.4.2PN结和粒子数反转 8#D:H/ `' %r iK+ 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 W k}AmC c c 5.4.4同质结和异质结 半导体激光器 NOS>8sy \-*eL;qP 5.5其他激光器 aSP4a+\* |G/7 _+J6 5.5.1准分子激光器 efY8M2 9TAj) {U%' 5.5.2自由电子激光器 {W\T"7H P6Mhbmt9* 5.5.3化学激光器 ]LZ`LL'#Y_ Hp|}~xjn 思考练习题5 Cbs5dn(Y J4Y Bq p 第6章激光在精密测量中的应用 ( 7DXRcr< !7d*v 3)d 6.1激光干涉测长 /(8a~f&%r HBB{ m 6.1.1干涉测长的基本原理
^W7X(LQ*+ wJlX4cT4YV 6.1.2激光干涉测长系统的组成 j:bgR8 %e } 17.~ 6.1.3激光外差干涉测长技术 NS C/@._ dC1V-x10ju 6.1.4激光干涉测长应用举例 RL[E X5U F6hmku>\1 6.2激光衍射测量 n$(p-po _3Cn{{ A0 6.2.1激光衍射测量原理 |~<N -~.C -xD*tf* 6.2.2激光衍射测量的方法 X#w%>al k6Cn"2q < 6.2.3激光衍射测量的应用 ` rm?a 0 pA4*b O+ 6.3激光测距 M=]5WZO~A !rhk
$ L 6.3.1激光脉冲测距 u? fTL2~ nNmsr=y5 6.3.2激光相位测距 A-ZmG7xk UMN*]_'+;b 6.4激光准直及多自由度测量 H UWxPIu @InZ< AW>| 6.4.1激光准直仪 V#q}Wysft bqx0d=Z~[ 6.4.2激光衍射准直仪 1t9 .fEmT /hv#CB> 1x 6.4.3激光多自由度测量 W@\ (nfD2 J g$xO@ . 6.5激光多普勒测速 q|)Q9+6$+ n +1y 6.5.1运动微粒散射光的频率 {0YAzZ7 ~]L}p 6.5.2差频法测速 3_5 XHOdE
StYzGJ 6.5.3激光多普勒测速技术的应用 fMf&?`V P6U%=xaC 6.6环形激光测量角度和角加速度 [XlB<P=|> 4O{Avt7C 6.6.1环形激光精密测角 4QJ 8Z t cyd~2\Kv~ 6.6.2光纤陀螺 %G3sjnI;l &GWkq> 6.7激光环境计量 uM(UO, X !Ngw\@f 6.8激光散射板干涉仪 m|svQ-/j I]} >| 思考练习题6 5 ZfP Ps R>V)L 第7章激光加工技术 }lZ> yy(A( } 7.1激光热加工原理 +1; 'B4 {b!7
.Cd= 7.2激光表面改性技术 84&XW ,7d|O}B 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 l*7?Y7FK x|~ zHFm6 7.2.2激光表面熔凝技术 `3iQZu i :wgfW .w 7.2.3激光熔覆技术 $;D*
n'8Fx '=cKU0
G # 7.3激光去除材料技术 ~S (^T9R #2%([w 7.3.1激光打孔 keqcV2 3k %c6E-4b 7.3.2激光切割 0-2"Fd eQU s\0K o1 7.4激光焊接 m s~8QL :mv`\ 7.4.1激光热导焊 ;rBp1[qVe ( v#pj8aE 7.4.2激光深熔焊 c BEHH4U [6g O 7.4.3激光复合焊 MC=G "m:_ [N |xzMe 7.5激光快速成型技术 QD<eQsvV {K7YTLWY 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 # .q#O C y @apJ;_R- 7.5.2激光快速成型技术 F=&;Y@t @"1}1 6b#f 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 ]h~o],: 8sw,k 7.6其他激光加工技术 7U:=~7GH W (& 6 7.6.1激光清洗技术 zLek& s&- =,Ttw> 7.6.2激光弯曲 5}a"?5J^ k:P$LzIB 思考练习题7 Q\#UWsN(T/ eoJ]4-WFq 第8章激光在医学中的应用 w:Q|?30 &`@M8-m#F 8.1激光与生物体的相互作用 .s};F/(diD F";FG 0 8.1.1生物体的 光学特性 ="B
n => u7m uaSy 8.1.2激光对生物体的作用 `$-lL" "T *I| 8.1.3激光对生物体应用的优点 +"L$ed(=nJ ~n]NyVFP 8.2激光在临床治疗中的应用 R{<Y4C2~ K/Jk[29"\ 8.2.1激光临床治疗的种类与现状 &|=?a cv ~ hD{coVTI 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 @+dHF0aXd N5\{yV21", 8.2.3激光在眼科中的应用 lO &cCV; jYdV?B 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 2nx9#B*/T 46dc.Y i 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 r{V.jZ%p'Z Opry`} 5h 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 E$T(Qu<- "%kG RHq 8.2.7光动力学治疗 s]bPV,"p yfq>, 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 tDU}rI8? k5s ?lWH 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 6!Ri kEAh N
^f}ui i 8.3.2激光断层摄影 xA9V$# d| ._ih$= 8.3.3激光显微镜 5Jw"{V?Ak m >hovikY* 8.4医用激光设备 "7?t)FOo x-4J/tm 8.4.1医用激光 光源 p5`ZyD ]+ u#VweXyU 8.4.2医用激光传播用 光纤 5U;nhDmM +_-Y`O!Q 8.5激光应用于医学的未来
wQw-:f- +{Gw9h"5g* 8.5.1医用激光新技术 zf7rF} c 85O_J 8.5.2光动力学治疗的前景 9C>ynH )(.%QSA\C 思考练习题8 E -
KK uOb2npPj 第9章激光在信息技术中的应用 @?vLAsp\ 7 BK46x 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 b_l.QKk x{2o[dK4} 9.1.1半导体激光器 :Lc3a$qtx5 `~|DoSi^d 9.1.2光纤激光器 -Y2&A$cM {\lui eG 9.1.3光放大器 Kv1vx*> ?d#Lr*m 9.2激光全息三维显示 bCt_y R G ;jF9i 9.2.1全息术的历史回顾 5{HtJ?sKc5 &R0OeRToUb 9.2.2激光全息术的基本原理和分类 UMv "7~ l&$*}yCK 9.2.3白光再现的全息三维显示 8`DO[Z KKV)DExv? 9.2.4计算全息图 I=K[SY,]9 +=Yk-nJ 9.2.5数字全息术 fls#LcI9>6 i@Vs4E[b 9.2.6全息三维显示的优点 s7vPI u8xk]:% 9.2.7全息三维显示的应用 Io09 W ^ F1E . \l 9.2.8全息三维显示技术的展望 _>;&-e 2[ XltjO 9.3激光存储技术 ,v|CombIc. P~o@9RV- 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 l~4 _s/ vs+ We*8H 9.3.2激光光盘存储 5a8JVDLX^ m&,b C)} 9.3.3激光体全息光存储 2(hvv- Ko@zk<~"[ 9.3.4激光存储技术的新进展 KxGKA +_P8'e%Iy 9.4激光扫描和激光打印机 vP-3 j ~@[(U!G 9.4.1激光扫描 C0P*D, $+0=G N 9.4.2激光打印机 Jk%'mEGE (y %% 6#bd 9.5量子光通信中的激光源 G]1(X38[si R i9Kr 9.5.1量子光通信 5XI;<^n2 U8EJC
.e&O 9.5.2量子态发生器及应用 p1Y+ +}kO ; \ 思考练习题9 Oi6f 8*, vU ?b"n 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 z7|
s%& f<'n5}{RO0 10.1激光核聚变 j
l}!T[5 ?e"Wu+q~L 10.1.1受控核聚变 B {[f}h.n >0kmRVd 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 @gH(/pFX (zjz]@qJ 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理
F\o ;t: w/?n Up 10.2激光冷却 @TdQZZ}G\x X\o/i\ C} 10.3激光操纵微粒 ~8XX3+]z:X pp*bqY 10.3.1光捕获 hTlnw[I P'-JbPXU 10.3.2微粒操纵 tx2Vyu zJz82jMm 10.4超越经典衍射极限的分辨率 A 4~D#V x:!C(Ep) 10.4.1解析延拓 i,mrMi
c# w> Tyk#7lw 10.4.2综合孔径傅里叶全息术 DZ%g^DRZX !w @1!Xpn1 10.4.3傅里叶叠层算法 M(_^'3u ` Ev A\f 10.4.4相干谱复用 j l;kc GE H iQoRk 10.4.5非相干结构光 照明成像 JZs|~@ t-.2 +6"\ 10.4.6超分辨荧光显微镜 MV
Hz$hyB
YRg=yVo 2 10.5激光光谱学 Z}sG3p R59e&
10.5.1拉曼光谱 R88(dEK ?2J S &i 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 zAKq7'_= u5u0*c 10.5.3频率高分辨的双光子光谱 XR{5]lKt_ dNR7e 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 I>A^5nk A6@+gP< 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 P@gu~! Qh)|FQ[s$r 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 ) P-E'cb%ub ZbZAx:L （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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