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2020-03-30 17:35 |
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。 Pj*"2
LBW#
ob(~4H-
[attachment=99403] ]=]`Mnuxb
#~q Y%X
第1章辐射理论概要与激光产生的条件 b yj7c (
:HN\A4=kc(
1.1光的波粒二象性 gAy"W$F
X.ZY1vO
1.1.1光波 ~NO'8 Mr
"I[u D)$
1.1.2光子 B]cV|S|
e= _7Q.cn
1.2原子的能级和辐射跃迁 JB!KOzw
"eKM<S
1.2.1原子能级和简并度 4p`z%U~=u
&-`a`
1.2.2原子状态的标记 th|TwD&mO
Oj.xJ(uX+v
1.2.3玻尔兹曼分布 jX91=78d
= xHzhh
1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 4:XVu
;8<lgZ9H<
1.3光的受激辐射 |f"1I4K g
T:EU I ]
1.3.1黑体热辐射 %@[ ~s,6 <
dIvvJk8
1.3.2光和物质的作用 1VO>Bh.Wm
-gLU>I7wV
1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 zB)wY KwZ
}kb6;4>c
1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 'xc=N
> `.$Tyw
1.4光谱线增宽 (W $> !1~
QU^?a~r
1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 Zk
9 i}H
hk+"c^g:j<
1.4.2自然增宽 V% ! my[b
BYsQu .N
1.4.3碰撞增宽 83YQ c
[5jXYqD=vj
1.4.4多普勒增宽 }q[IhjD%
V']1j
1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 c P (is!
l(
0:CM
1.4.6综合增宽 PsoW:t
Z "g6z#L&
1.5激光形成的条件 *v9 {f?
GF awmNZ
1.5.1介质中光的受激辐射放大 ]5i]2r1
B"fKv0
1.5.2光学谐振腔和阈值条件 M/ a5o|>8
} {m.\O
思考练习题1 t_ZWd#x+;
p3z%Y$!Tm
第2章激光器的工作原理 5 iP{)
8&KqrA86
2.1光学谐振腔结构与稳定性 0w
]
pDj
cvl1 X"
2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 2 *@ .hBi
9Kd:7@U
2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 ,Taq ~
l>:\%
ol
2.1.3稳定图的应用 B< BS>(Nr>
rpO>l
2.2速率方程组与粒子数反转 E'4 dI:
y@Q?
guB
2.2.1三能级系统和四能级系统 {oc7Chv=/H
@je vY81)
2.2.2速率方程组 AIa#t#8${
n"c3C)
2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 ~`Xu 6+1o
0I@Cx {$
2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 JPfE`NZ
ck 4g=QpD{
2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 0vm}[a4+i;
X-=J7G`\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 QHuh=7u)
f$^+;j
2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 9,zM.g9Qv
9
]W4o"
2.3.1均匀增宽介质的增益系数 *<nfA}
Fq9>t/Zj
2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 /* yPy?
fKZgAISF
2.4非均匀增宽介质的增益饱和 [e+$jsPl
ngHPOI16
2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 Nt#a_
nzK"eNDN.
2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 gELb(Y\ak
'uOzC"_yF
2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 86,$ I+
FI$#x%A
2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 3V`.<
Z w&_ Wt
2.5激光器的损耗与阈值条件 pe1 _E
KU
oPA
[vY
2.5.1激光器的损耗 1 9t'
qW6}^aa
2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 d(-$ {
c
?nAKB5=
2.5.3阈值条件 9&`e jeD
H \Jpw
2.5.4对介质能级选取的讨论 eZWR)+aq
K2GcU_*t
思考练习题2 /o_h'l|PS
Z/ypWoV(
第3章激光器的输出特性 ].eY]o}=
Xqac$%[3
3.1光学谐振腔的衍射理论 8>|@O<2\
?) ~j>1"S
3.1.1数学预备知识 GC gpe(cQ
dn1Tu6f;|
3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 %aszZP
/:}z*a
3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 > xt*( j&}
p3NTI /-
3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模
Dy[
YL
Xkv+"F=-
3.2对称共焦腔内外的光场分布 6/#5TdJA
z4nVsgQ$
3.2.1共焦腔镜面上的场分布 S}hg*mWn{$
9$xEktfV
3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 oEWx9c{~$
?Ze3t5Ll
3.3高斯光束的传播特性 !I? J^0T
;')T}wuq
3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 \JLiA>@@
LEJ7. 82
3.3.2高斯光束的相位分布 ,Wp0,>!
IrRn@15,
3.3.3高斯光束的远场发散角 }fo?K|Xx
c g,_nG]i
3.3.4高斯光束的高亮度 W &>+~A
!!c.cv'
3.4稳定球面腔的光束传播特性 JAA P5ur
`f:5w^A
3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 Z6cG<,D Q
rr[9sk`^H
3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 !H XdUAKu
Q#bFW?>y,
3.5其他几种常用的激光光束 Z v=p0xH
tc{23Rf%
3.5.1厄米-高斯光束 g"3h#SMb
/Ki :6
3.5.2拉盖尔-高斯光束 ~X;(m<f2
Kg@9kJB
3.5.3贝塞尔光束 TBQ`:`g^m
u%O^hc fb
3.6激光器的输出功率 'Ph4( Yg
Jz#ZDZkm
3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 ZU yM:$
IEzZ$9,A5
3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 Q9[dUdQm
WII_s|YSt%
3.7激光器的线宽极限 ,>(M5\Z/c
2|~& x~
3.8激光光束质量的品质因子M2 pAmTwe
. )Se-'
3.9模式激光的某些一阶统计性质 +V |]:{3W
Y@.> eS
3.9.1单模激光的一阶统计性质 E" X i
qc\o>$-:`
3.9.2多模激光的一阶统计性质 &V( LeSI
AmSJ!mTd8o
思考练习题3 )K2n!F bd
{uj9fE ,)
第4章激光的基本技术 /KKX;L[D(
yB. 6U56
4.1激光器输出的选模 rMlbj2T
kX 1hcAa
4.1.1激光单纵模的选取 `T9<}&=!
^:-%tpB#!
4.1.2激光单横模的选取 ,75,~
kd\yHI9A
4.2激光器的稳频 .^kTb2$X
uR"]w7=
4.2.1影响频率稳定的因素 & 8&WY1cU
#8/Z)-G
4.2.2稳频方法概述 !#iP)"O
n6o} $]H
4.2.3兰姆凹陷法稳频 )QZ?Bf
# |UrHK;
4.2.4饱和吸收法稳频 E/GI:}YUy_
V,M8RYOnC!
4.3激光束的变换 0\Oeo8<7)~
cRg$~rYd
4.3.1高斯光束通过薄透镜时的变换 jEO;
K->p&6s
4.3.2高斯光束的聚焦 ]c5GG!E-g
9) YG)A~<
4.3.3高斯光束的准直 ^ $#Q_Y|
rfPJBD{Ve
4.3.4激光的扩束 wOk:Q4OjL
5!cplx=<
4.4激光调制技术 d#z67Nl6
cL
WM]\Y
4.4.1激光调制的基本概念 \R#XSW,
=C:0 ='a
4.4.2电光强度调制 OQsH,'
,vhR99g{
4.4.3电光相位调制 H+ 0 *
JqZ%*^O
4.5激光偏转技术 Lq&xlW
j
Kc{wv/6}T
4.5.1机械偏转 [}AcCXg`L
k<f* n s
4.5.2电光偏转 ,,iQG' *
W4| ;JmT.r
4.5.3声光偏转 qzyQ2a_p
eeX)JC0A
4.6激光调Q技术 PHOW,8)dZh
<St`"H
4.6.1激光谐振腔的品质因数Q rj5:Y QEH;
k4l72 'P
4.6.2调Q原理 _6[N Yv$"
><DE1tG
4.6.3电光调Q N! va12
@ F1pu3E
4.6.4声光调Q ~\_E%NR
yA
{oZ] 1Qf_
4.6.5染料调Q l-npz )E M
f[ywC$en
4.7激光锁模技术 I'j? T.
w])Sz*J
4.7.1锁模原理 2-6-kS) c
X3>(K1
4.7.2主动锁模 U9q*zP_jV
3A9|{Vaz+6
4.7.3被动锁模 v ; A
[ +1
i$d
思考练习题4 s0h )~z
8;5/_BwMu
第5章典型激光器介绍 Owr`ip\
WV% KoM,%
5.1固体激光器 Xgm7>= l
8 , =$>@u
5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 )2A4vU-IR.
prWid3}
5.1.2固体激光器的泵浦系统 - /</7I
83 n: h08
5.1.3固体激光器的输出特性 F ,bl>;{[{
B+<k,ad
5.1.4新型固体激光器 rx"zqm9 }u
K$Ph$P@
5.2气体激光器 Zry>s0
qRFN@ID$
5.2.1氦氖(HeNe)激光器 QJ /SP
c' 6H @m#=
5.2.2二氧化碳激光器 We ->d |=
Dn[1BWM/7
5.2.3Ar＋离子激光器 $1 v5*E
4|(?Wt)5
5.3染料激光器 x\%eg w
=bDG|:+
5.3.1染料激光器的激发机理 \x! >5Z
Y
1gE`_% ?K
5.3.2染料激光器的泵浦 6~}H3rvO}
d d$N4&
5.3.3染料激光器的调谐 0D'Wr(U(
W)#`4a^xj7
5.4半导体激光器 >4\xcL
H@z k8]_P
5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 JvDsr0]\#
[a3
0iE
5.4.2PN结和粒子数反转 gY9"!IVe+
coWB KWF
5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 d c05,Bz
c&++[
5.4.4同质结和异质结半导体激光器 #jX>FXo
fo.m&mKgo
5.5其他激光器 zgqw*)C~
Q-F9oZ*0
5.5.1准分子激光器 ,:`6x[ +
@>Keu\)
5.5.2自由电子激光器 :m d3@r ']
Xo`1#6xsE
5.5.3化学激光器 ca =e_sg
| 6> _L6t
思考练习题5 z' lNO| nU
e@O A>
第6章激光在精密测量中的应用 zqh{=&Tjx
qj&)w9RLJE
6.1激光干涉测长 G)&'8W F5o
W( aRO
6.1.1干涉测长的基本原理 X2cR+Ha0
g 1~I*!p
6.1.2激光干涉测长系统的组成 u3vmC:bV
_
^{Ep/ME=
6.1.3激光外差干涉测长技术 [Ni4[\
Q7|13^ | C
6.1.4激光干涉测长应用举例 C~qhwwh
4*x!B![]y
6.2激光衍射测量 X }(0y
Gq*)]X{U a
6.2.1激光衍射测量原理 >K
:"[?
~-5@- V
6.2.2激光衍射测量的方法 u7?juI #Cl
!9,
pX
6.2.3激光衍射测量的应用 (GG"'bYk
Ug21 d42Z4
6.3激光测距 h
'[vB^
}&DB5M
6.3.1激光脉冲测距 QIK73^
"ILWIzf.]
6.3.2激光相位测距 cA?
x(
n#Roz5/U
6.4激光准直及多自由度测量 R `2A-c
AxlFU~E4
6.4.1激光准直仪 -kbm$~P
Y/H^*1
6.4.2激光衍射准直仪 y.p 6%E_`
D a [C'm=
6.4.3激光多自由度测量 P]"d eB|
`{F~'t['
6.5激光多普勒测速 0j(jJAE.
nud=uJ"(
6.5.1运动微粒散射光的频率 >&QH{ !(
hw$c@:pW;
6.5.2差频法测速 Cc)P5\j h
v Q"s
6.5.3激光多普勒测速技术的应用 -Zg @D(p F
]^9*
t,{9
6.6环形激光测量角度和角加速度 !y-2#
lt6;*z[
6.6.1环形激光精密测角 kQVD C,d
`uh@iD'KI
6.6.2光纤陀螺 Wi[m`#
>}b6J7_
6.7激光环境计量 W[E3P,XS
=kh>s$W e
6.8激光散射板干涉仪 p*`SGX
N4 mJU'_{
思考练习题6 d- ;9L56{P
x$GsD V
第7章激光加工技术 12sD|j
NOr
<,
7.1激光热加工原理 ny(GTKoUz
g'ZMV6 b?K
7.2激光表面改性技术 @f{_=~+
;Q=GJ5`B
7.2.1激光淬火技术的原理与应用 s)YP%vn#
knOn UU
7.2.2激光表面熔凝技术 ZBmXaP[9
/ J.\p/%\
7.2.3激光熔覆技术 E eJqszmH
`{U%[$<[W
7.3激光去除材料技术 { ^2W>^
K-
I\P6R`
7.3.1激光打孔 Ah>gC!F^
t {SMSp
7.3.2激光切割 6f?BltFaN
QW~5+c9JJ
7.4激光焊接 $iqi :vY
BKQIo)g.G
7.4.1激光热导焊 *SkiFEoD
ZSPgci
7.4.2激光深熔焊 (+ UmUx=
oY%"2PW1B
7.4.3激光复合焊 /*AJr
N xb\[
7.5激光快速成型技术 px _s@>l`
W&e'3gk _
7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 z0 2}&^Zzk
4e@&QOo`Cu
7.5.2激光快速成型技术 =0h|yjnL/
t0e{| du
7.5.3激光快速成型技术的重要应用 [Iw>|q <e
|,;twj[?4
7.6其他激光加工技术 \ I^nx+l
[O7w =
7.6.1激光清洗技术 > X[|c"l.
NTm<6Is`
7.6.2激光弯曲 sK@Y!oF}\
goDV2 alC^
思考练习题7 . Q XG"R
JFRpsv
第8章激光在医学中的应用 LAv:+o(m/
&_9YLXtMi;
8.1激光与生物体的相互作用 t/K cXM
-c+[6A>j
8.1.1生物体的光学特性 cgs3qI
eC6>yD6D
8.1.2激光对生物体的作用 ]6{(Hjt
nA o8uWG
8.1.3激光对生物体应用的优点 nTys4 R
euV $2Fg
8.2激光在临床治疗中的应用 s,
n^
uW}Hvj;0a*
8.2.1激光临床治疗的种类与现状 J?UA:u
]}z'X!v_@
8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 5L Qk8NPh
`FA) om
8.2.3激光在眼科中的应用 7_9+=.
+X5
{I0w`xe
8.2.4激光在泌尿外科中的应用 _u r G_~q
59{;VY81
8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 PXw|
L
u64 @"P
8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 8P,l>HA
^Xs%.`Gv/
8.2.7光动力学治疗 f ) .*NX
Hf VHI1f
8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 \U/v;Ijf
izMYVI?0
8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 q*\NRq
In
f9wq\
8.3.2激光断层摄影 ,*/Pg 52?
7MY)\aH
8.3.3激光显微镜 t]s94 R q
w#*/ y?" D
8.4医用激光设备 f:]u` ziM
Z6
;Wd_
8.4.1医用激光光源 >n]oB~P%
b -PSm=`
8.4.2医用激光传播用光纤 1p8:.1)q
(tep mcf
8.5激光应用于医学的未来 N83!C=X'
:<L5sp
8.5.1医用激光新技术 5XDgs|8
pvl Djj}
8.5.2光动力学治疗的前景 yahAD.Xuo@
6`acg'sk>
思考练习题8 %/5 1o6a
_B)s =Snx
第9章激光在信息技术中的应用 G'u|Q
mb1
~i% -WX
9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 8qn 9|
Ua %UbAt
9.1.1半导体激光器 %NNj9Bl<VV
".gNeY6)x
9.1.2光纤激光器 KYp[G s
6
jmrD
9.1.3光放大器 >?z:2@Q)B
]D O&x+Rb
9.2激光全息三维显示 69>/@<
IroPx#s:i
9.2.1全息术的历史回顾 <Z},A-\S*
eH
%Ja[
9.2.2激光全息术的基本原理和分类 1I ""X]I_
"?35C
!
9.2.3白光再现的全息三维显示 FQ`(b3.
;`DD}j`
9.2.4计算全息图 9TC)
w|
'r\ 4}Ik
9.2.5数字全息术 OVZP x%a
H9 U .lb
9.2.6全息三维显示的优点 k)cP! %z
= -w;z x
9.2.7全息三维显示的应用 O5zE {#
UbO4%YHt
9.2.8全息三维显示技术的展望 S`0NPGn;@[
5 Q W}nRCZ
9.3激光存储技术 #AShbl jm+
PQ$sOK|/
9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 L_ ~8"I_
YlTaN, ?j
9.3.2激光光盘存储 5X#E@3g5
>{wuEPA
9.3.3激光体全息光存储 " N 3) Qr
O#)jr-vXdV
9.3.4激光存储技术的新进展 A
(okv
8#w)X/
9.4激光扫描和激光打印机 ?F_) -
3@_Elu
9.4.1激光扫描 2s\BY% XY
7CGyC[[T~
9.4.2激光打印机 <.bRf
RO.U(T
9.5量子光通信中的激光源 E8ta |D
XRxj W
9.5.1量子光通信 B2Z_]q$n*
d$G}iJ8$mp
9.5.2量子态发生器及应用 H; Ku
w
0J 9D"3T)
思考练习题9 ~E)fpGJ
pvF-Y9Xb
第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 Z .1>
kZ
* ?]~
#
10.1激光核聚变 [ c~kF+8
Ls}7VKl'
10.1.1受控核聚变 u -3 :k
!M s[eB
10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 r|eZv<6
v-Qmx-N
10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 e2cP
*J
,[e\c nq[
10.2激光冷却 E=$p^s
iOCqE 5d3
10.3激光操纵微粒 esX)"_xf
?6"{!s{ v
10.3.1光捕获 H43MoC
Mxl]"?z
10.3.2微粒操纵 =5x&8i
a`!@+6yC
10.4超越经典衍射极限的分辨率 xfFg,9w8
/>44]A<
10.4.1解析延拓 U z
dc
"@/62b
10.4.2综合孔径傅里叶全息术 Ba'LRz
F_H82BE+3
10.4.3傅里叶叠层算法 yN6>VD{F
._PzYE|m2
10.4.4相干谱复用 <hx+wrv
gckI.[!b
10.4.5非相干结构光照明成像 \ck+GW4&
g(|{')8?d
10.4.6超分辨荧光显微镜 6"f}O<M 5H
yuhnYR\`m
10.5激光光谱学 .(CP. d
=
ieag7!
10.5.1拉曼光谱 2RM+W2!!
7U|mu~$.!
10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 UVQ7L9%?f
iyta;dw9
10.5.3频率高分辨的双光子光谱 U#&7p)4(
tmUFT
10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 !\Xm!I8
2*iIj w3g
10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 Pr ]Ka
OTDg5:>
10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 }Gyqq6Aeb
y|wlq3o
10.6.1电磁波的正常多普勒效应 67SV~L#%O
`n5"0 QRd
10.6.2在负折射率材料中传播的电磁波的反常多普勒效应 rl2&^N
wV\gj~U;P
10.6.3折射光子晶体棱镜的设计以及负折射性质的实验验证 d;mx<i=/
\*f;X aa
10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 !V 2/A1?
mtz#}qD66
10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 L2 Pujk
^z6_ Uw[
思考练习题10 { FZ=olZ
jw<pK4?y
附录A随机变量 Z[__"^}
,L bBpi=TJ
A.1概率的定义和随机变量 UhA"nt0
VA *y|Q6
A.2分布函数和密度函数 +5VLw
xj5;: g#!
A.3推广到两个或多个联合随机变量 ?;/^Ya1;Z
LI 2&& Mw
A.4统计平均 '52~$z#m
]$ b[` g&
附录B随机过程 g<{xC_J
$un?0S
B.1随机过程的定义和描述 < -W*$?^
5%sE] Y#
B.2平稳性和遍历性 bwiPS1+);
FFdB tB
参考文献 ~ .;<
Bj
w?kJ+lmOQy
 {pM?5"M MJ
=] *.ZH#h
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