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。 4 qsct@ K,
yW1N &$n  (*\&xR Y|C w^&UMX} 第1章辐射理论概要与激光产生的条件 Od;k}u6;< K/C } 1.1光的波粒二象性 "?6*W"N9 fgtw V ji 1.1.1光波 EH2): -u%o) ;B 1.1.2光子 =/|GWQ j D[@- `F 1.2原子的能级和辐射跃迁 ,B/TqPP ~I> |f 1.2.1原子能级和简并度 k7*-v/ *S I:=!, 4S; 1.2.2原子状态的标记 p%>!1_'( "gI-S[ 1.2.3玻尔兹曼分布 V?JmI or 4IfkYM 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 W3\+5 1P EB+4]MsD 1.3光的受激辐射 KS~Q[-F1P 0K^@P #{hd 1.3.1黑体热辐射 ~P,Z@|c4 t"%~r3{ 1.3.2光和物质的作用 [*) 2 Ou }. |a0N 5 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 *B&i `tq aRWj+[[7y 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 Dy. |bUB!f L67yL( d6a 1.4光谱线增宽 :+_H%4+ -6F\= 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 L)|hjpQ epk
C ' 1.4.2自然增宽 C Wp>8@v hZ<FCY,/? 1.4.3碰撞增宽 _%rkN0-(a 8j&1qJx) 1.4.4多普勒增宽 O&.gc p! d<\X )-" 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 I
%1 P:- 4yxf/X) 1.4.6综合增宽 f H ,h\0 'g)5vI~' 1.5激光形成的条件 z9AX8k(B6 bsc b 1.5.1介质中光的受激辐射放大 &{M-<M Gqar5 1.5.2光学谐振腔和阈值条件 9WoTo ,q G7-.d/8|^ 思考练习题1 1?p :66WmR $Ovq}Rexc 第2章激光器的工作原理 S f`?j Tt0] G_ 2.1光学谐振腔结构与稳定性 ,+ n{xI2
G"yhu + 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 =cR=E{20 J0@#xw=+ 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 a! x?Apww 7&|&y
SCu 2.1.3稳定图的应用 c&L|e$C] Z
+}#
Ic 2.2速率方程组与粒子数反转 ]CnT4[f! ,}OQzK/"mP 2.2.1三能级系统和四能级系统 '! ;Xxe5 _ =O;Lz$x 2.2.2速率方程组 JHVesX <M 3&\ 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 a=^>A1= g31\7\)Ir 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 zZCssn;[ 2;ogkPv ' 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 ~ln96*)M; QfU{W@ !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 6CWm;%B#G r<kqs,-~ 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 /(A rA=# 6x_D0j%^] 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 ~{yQsEU .TRp74 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 FVH R 9fq CE619a 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 <m?/yRE K2 T
3 +lYE 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 /kd6Yq(y X9uYqvP\( 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 - +|{#cz iv l_= 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 h IUO=f Z o5.Yse 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 5l ( NX Xb AoW\D( 2.5激光器的损耗与阈值条件 {{ 4S gb OOX}S1lA 2.5.1激光器的损耗 L {i|OK^e 1|\/2 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 mOi 8W,2 lW YgIpw 2.5.3阈值条件 7(= 09z 6m{ 1im= 2.5.4对介质能级选取的讨论 pSJc.j rv97Wm+ 思考练习题2 +~\c1|f 0N G<uZ 第3章激光器的输出特性 8(A+"H( nqyB,vv0 3.1光学谐振腔的衍射理论 0V:PRq;v0 V2|XcR 3.1.1数学预备知识 vb Mv8Nk T]Eg9Y:+v 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 6>B_ojj: |d8x55dk 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 ;7 Y4 v`m R k).D 6 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 UDz#?ZWnd J'>i3e Lq 3.2对称共焦腔内外的光场分布 d$` N Apr t<2B3&o1 3.2.1共焦腔镜面上的场分布 9W <I~ n XO J 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 6> Szxkz gNG_,+=! 3.3高斯光束的传播特性 x7]Yn'^' noa =wy 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 *^&2L,w Bzw!,(u/
" 3.3.2高斯光束的相位分布 KDX34Fr1 nZ 0rxx[V? 3.3.3高斯光束的远场发散角 #A2)]XvY tb-:9*2j- 3.3.4高斯光束的高亮度 ]dKLzW:l &u'$q
3.4稳定球面腔的光束传播特性 CcHf1
_CI
hVB ^: 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔
5 5_#?vw !5P\5WF~Y 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 M6P`~e mX2 KPOr8=Rc 3.5其他几种常用的激光光束 A%pBvULH g z? ]]-H 3.5.1厄米-高斯光束 dt(#|8i% U
h'1f7% 3.5.2拉盖尔-高斯光束 5 :ZM-kZT ljij/ C= 3.5.3贝塞尔光束 bI,gNVN= X;I;CZ={ 3.6激光器的输出功率 :! h1S`wS !R zw[~ 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 <"g ^V !kl9X-IiI 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 j~e Yq /^kZ}}9baU 3.7激光器的线宽极限 ]iyJ>fC i%8 I (F 3.8激光光束质量的品质因子M2 8()L }@y e[HP]$\ 3.9模式激光的某些一阶统计性质 \)=X=yn2 yE(> R(^ 3.9.1单模激光的一阶统计性质 G.3 qg% ^;b$`*M1 3.9.2多模激光的一阶统计性质 `43`*= #[^?f[ 9r 思考练习题3 s!Xj 'H7K 4 |ryt4B 第4章激光的基本技术 lH6zZ8rh 5h9`lS2 4.1激光器输出的选模 GB1[`U% S(^*DV 4.1.1激光单纵模的选取 { CM%QMM =gCv` SFW 4.1.2激光单横模的选取 \>8"r,hG| sglYT!O 4.2激光器的稳频 6OJ`R.DM` =y; tOdj 4.2.1影响频率稳定的因素 QfuKpcT & NJG- ~ w 4.2.2稳频方法概述 X&1R6 O l I&%^> 4.2.3兰姆凹陷法稳频 uP\?y(= " p m+_s]s, 4.2.4饱和吸收法稳频 e7f 3dqn0 #2thg{5 4.3激光束的变换 _cqB p7 jg]_'^pVzr 4.3.1高斯光束通过薄 透镜时的变换 }Z MbTsm 3% ?01$k 4.3.2高斯光束的聚焦 J G xuB*} YN1P9j#0d 4.3.3高斯光束的准直 - Dm/7Sxd` H mt} @ 4.3.4激光的扩束 :yN;_bC!b% Y_3 {\g|x 4.4激光调制技术 Bb^CukS: S) /(~ 4.4.1激光调制的基本概念 SomA`y+ERn ^ YddVp 4.4.2电光强度调制 Y27x;U a"^0 ;a 4.4.3电光相位调制 &ah!g! o3 :- B,Q3d 4.5激光偏转技术 QMoh<[3qu
HS"E3s8 4.5.1机械偏转 X\tE# c&K H]V@Q~?e 4.5.2电光偏转 kB-%T66\ T^3_d93}d 4.5.3声光偏转 zc&>RM " ( c#H 4.6激光调Q技术 A;nrr1-0 rPVz !(;k 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q gPO,Z T8&
kxp 4.6.2调Q原理 VG*Tdaua~ lf4V; |!^ 4.6.3电光调Q ZUJ ! 1|)l6#hOL 4.6.4声光调Q >p4# AfGF HS3] 8nJW 4.6.5染料调Q "
N)dle, ',L>UIXw 4.7激光锁模技术 E/mp.f2! 5gnNgt~ 4.7.1锁模原理 h2g|D(u) Y ! e 4.7.2主动锁模 +uMOT#KjR j4j %r( 4.7.3被动锁模 Ws"eF0,'Z ?N 2/;u> 思考练习题4 ~kUdHne ( R)% Jr.U 第5章典型激光器介绍 EoM }Co tZlz0BY! 5.1固体激光器 f/t1@d! <11 pk 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 w
'?xewx dI'cZt~n 5.1.2固体激光器的泵浦系统 =Nn&$h l ]O'dwC 5.1.3固体激光器的输出特性 {2<A\nW
PZZTRgVc 5.1.4新型固体激光器 o@T xDG EgO=7?(pW 5.2气体激光器 5y07@x MW|Qop[ 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 p!^ .;c e573UB 5.2.2二氧化碳激光器 pC 5 J
'@ dIi Q^M 5.2.3Ar＋离子激光器 eekp&H $'s U 2k^X=yl 5.3染料激光器 jEr/*kv R*~<?}Rr 5.3.1染料激光器的激发机理 sM)qzO2wh b#%s! 5.3.2染料激光器的泵浦 _,V
9^ v'Y)~Kv@! 5.3.3染料激光器的调谐 Bbuy
y '51DdT U 5.4半导体激光器 )rJ{}U:S ax{+7 k 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 U
X)k;h a f[<[2pma 5.4.2PN结和粒子数反转 )G$/II9d =!{7ZSu\ 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 o.yuz+ GtcY){7 5.4.4同质结和异质结 半导体激光器 ,-7w\%* eqz#KN`n# 5.5其他激光器 ( )1 \b #$p&J1 5.5.1准分子激光器 d~f_wN&r (S/f!Dk&3 5.5.2自由电子激光器 vto^[a6? "&;>l<V 5.5.3化学激光器 C?6 wI dp ab ? 思考练习题5 II$B"- }3sj{:z{ 第6章激光在精密测量中的应用
l); M(< ;Awt: jF 6.1激光干涉测长 : vN'eL|# p!5oz2RK 6.1.1干涉测长的基本原理 h3rdqx1 ^_FB .y% 6.1.2激光干涉测长系统的组成 5S4kn.3 PCzC8~t 6.1.3激光外差干涉测长技术 9\9:)q dh r)ra] 6.1.4激光干涉测长应用举例 B"rV -,n { G gmv(! 6.2激光衍射测量 k}T#-Gb 0k"n;:KM8 6.2.1激光衍射测量原理 KF^5 C >-EJLa 6.2.2激光衍射测量的方法 e1$T%?(&[
Q)eYJP=W 6.2.3激光衍射测量的应用 -xg$qvK Db"jzMW. 6.3激光测距 ,l-tLc AD_RU_a9 6.3.1激光脉冲测距 ? <b>2j ;T1OXuQ 6.3.2激光相位测距 H4C ]%Q AlP}H~|M7 6.4激光准直及多自由度测量 eUP.:(E 9[ yW&t;# 6.4.1激光准直仪 wc?`QX}I OwhMtYq 6.4.2激光衍射准直仪 r8.R?5F@ v@_}R_pX 6.4.3激光多自由度测量 ; S
Re` G 3))3] 6.5激光多普勒测速 M7U:UV) Nn/m e 6.5.1运动微粒散射光的频率 )b^yAzL? ^0oOiZs 6.5.2差频法测速 VX+:k.} \ @")2o+ 6.5.3激光多普勒测速技术的应用
DZPg|*KT ?` ?HqR0 6.6环形激光测量角度和角加速度 dk<) \C" *F:f\9 6.6.1环形激光精密测角 R_? Q`+X q g_ M9xJ 6.6.2光纤陀螺 p6)Jzh_/ Mn`) ; [ 6.7激光环境计量 62L,/?`B$ Rr>nka)U 6.8激光散射板干涉仪 [2h 4%{R& bH 6i1c8 思考练习题6 : SBB3G)| 6 ZvGD}/ 第7章激光加工技术 FU ]jI[ C/34K( 7.1激光热加工原理 )96tBA%u c,
IAz 7.2激光表面改性技术 2'> {=3&_/9s){ 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 -jXO9Q {,:yZ&( 7.2.2激光表面熔凝技术 `i~kW 5?] Dn k.o 7.2.3激光熔覆技术 t4Q&^AC !>E$2}Q|] 7.3激光去除材料技术 d8N{sT l$1
] 7.3.1激光打孔 WdtZ{H GXk]u 7.3.2激光切割 Sbzx7 * X h*X5O h6 7.4激光焊接 K9\r2w'T' ;T-`~ 7.4.1激光热导焊 zCz"[9k 3Gk\3iU! 7.4.2激光深熔焊 o5h *sQ9 h#:_GNuF 7.4.3激光复合焊 lf`" (:./ dbe\ YE 7.5激光快速成型技术 kleE\ 8_ Iu V7~w 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 _P}wO8 p;xMudM 7.5.2激光快速成型技术 \&XtPQ (&o|}"kRq 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 m#Y[EPF=| & x"hM 7.6其他激光加工技术 b )(si /]\ \28 1X 7.6.1激光清洗技术 Z [Q jl* dy"7Wl]hi7 7.6.2激光弯曲 ~rfUqM]I * 8% nbR 思考练习题7 e'd x
Y( } q?*13iy( 第8章激光在医学中的应用 y d=NafPM 5>\Lk>rI 8.1激光与生物体的相互作用 ]^>RBegJBO tBjMm8lgb 8.1.1生物体的 光学特性 c&"OhzzJK' hd>_K*oH 8.1.2激光对生物体的作用 49!(Sa_]j ,>3b|-C- 8.1.3激光对生物体应用的优点 wl N l|+ K INNTp[ 8.2激光在临床治疗中的应用 J;5G]$s :"Gd;~p. 8.2.1激光临床治疗的种类与现状 FT;I|+H*P !*!i&0QC~R 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 *| B5,Ey j
V'~ > 8.2.3激光在眼科中的应用 D6fGr$(N% lz:+y/+1 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 FIN0~
8 ,<O|#`?"@G 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 p?,T%G+gqO uB;PaZ G?{ 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 fO{'$ ?K G\C>fwrP_ 8.2.7光动力学治疗 z^ Y4:^L~I ,e@707d`\ 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 Q`HG_n@? zwgO|Qg; 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 [pzo[0G 'v l<UJ@XID$ 8.3.2激光断层摄影 {(5M)|> |>v8yS5 8.3.3激光显微镜 XQStlUw8+ H|8i|vbi 8.4医用激光设备 g E $@:j ?{(Jy* 8.4.1医用激光 光源 O[5u6heNMr Senb_ ? 8.4.2医用激光传播用 光纤 @u 1mC\ G ;@/vKA3l. 8.5激光应用于医学的未来 t}fU 2Yb f}:W1&LhI? 8.5.1医用激光新技术 iUOGuiP KY9&Ky+2 B 8.5.2光动力学治疗的前景 (;2]`D [x 0#!Z1:Y 思考练习题8 .]L P327u 2 X`5YN; 第9章激光在信息技术中的应用 7b
hJt_`Q y r
q) {W 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 pVC ; ''E c.Do b?5 9.1.1半导体激光器 E-b3#\^: KB a
9.1.2光纤激光器 tS
sDW!!M W XX08" 9.1.3光放大器 (k<__W c_t xf 4`+[ 9.2激光全息三维显示 o0FVVS l 4L/8Hj#g 9.2.1全息术的历史回顾 Na>?1F"KHk ?T7ndXX 9.2.2激光全息术的基本原理和分类
$&to( F:cenIaB F 9.2.3白光再现的全息三维显示 hC2_Yr >N% `dm}|$X| 9.2.4计算全息图 7gP8K`w?[ xYD.j ~ 9.2.5数字全息术 4qmaL+Q ;`}b
.S =n 9.2.6全息三维显示的优点 I>%@[h,+ tN&_f ==e 9.2.7全息三维显示的应用 FW ,@.CX 2R`/Oox 9.2.8全息三维显示技术的展望 4<l& cP x
L]Z3"p% 9.3激光存储技术 =J827c{. O>Ao#_*hOb 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 XZ1WY( p<AzpkU,A 9.3.2激光光盘存储 YfUUb V "bk'#?9 9.3.3激光体全息光存储 } @NT#hD ` '}c-
Q 9.3.4激光存储技术的新进展 |c3Yh, Sv [y1
x`WOk9 9.4激光扫描和激光打印机 X8| 0RU@f '(&,i/O 9.4.1激光扫描 0OPpA Ll 2` j#eB1 9.4.2激光打印机 <O30X
!QuK ma7@vD 9.5量子光通信中的激光源 D$/*Z5Z)] @Yy']!Ju 9.5.1量子光通信 4xnM7t\ K!on V3mR 9.5.2量子态发生器及应用 DTp| he /{+77{# Qn 思考练习题9 \ws^L, h iJem9XXb 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 1)N{!w` XY1b_uY 10.1激光核聚变 wC4:OJ[d Fmux#}Z 10.1.1受控核聚变 PXJ`< XM YMTB4|{ 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 Mg}8 3kS _M9-n 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 1pHt 3Vc(G K_t! P 10.2激光冷却 /ng +IC3 -|&5 aH] 10.3激光操纵微粒 %9P)Okq ;yVT:qd
% 10.3.1光捕获 RmcQGQ Rr3 <ln 10.3.2微粒操纵 +7|Q d}\X DV">9{"5'] 10.4超越经典衍射极限的分辨率 p u9ub. KWB;*P
C^ 10.4.1解析延拓 N0 F|r8xS ~76 qFZe- 10.4.2综合孔径傅里叶全息术 AB1, G|L T%p/( 10.4.3傅里叶叠层算法 1xF< c < Bk9 ? = 10.4.4相干谱复用 9Di@r!Db BV`,~n: 10.4.5非相干结构光 照明成像 :w5p#+/,P P-~kxb9aa 10.4.6超分辨荧光显微镜 `OWw<6`k G,6Zy-Y9 10.5激光光谱学 "Ooc;xD3< u Y'77,G_J 10.5.1拉曼光谱 3(/J(8 [#hoW"'Q9 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 F4%vEn\! [J71aH 10.5.3频率高分辨的双光子光谱 @p}"B9h*^ bPHqZ*f 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 %Yi^{ZrM }|W n6X 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 js#72T/_n v1Wz#oP 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 t @1 bu$y /y<nAG tD& 10.6.1电磁波的正常多普勒效应 |-SIm xV gE~ ]^B{ 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 Q
lg~S1D_v = g[Cs* 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 $JTQA !33)6*s 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析
!=w&=O0( +~~&FO2 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 K
V-}:u( 3?rYt:Uf! 思考练习题10 861!p%y5 n6f 附录A随机变量 Z1t?+v+Ro* I3wv6xZ2 A.1概率的定义和随机变量 '8|y^\ U D@u hL A.2分布函数和密度函数 _Ka6! 9 ;H PQhN_ A.3推广到两个或多个联合随机变量 =oPc\VYW AM ZWPU A.4统计平均 ^*f Z A&:i$`m, 附录B随机过程 7 Ib/Cm0d| 8'Y 7lOXS B.1随机过程的定义和描述 uuA
q\YZy/ ;HOOo>%_K B.2平稳性和遍历性 fZ*LxL [z^db0PU 参考文献 4CT _MA j +TQMA >@g<  wCwJ#-z.= @@O=a （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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