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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。 \,p?pL<'
bL0]Yuh
[attachment=99403] e'G3\h}#
#2Q%sE?
第1章辐射理论概要与激光产生的条件 B$s6|~
BIx *(
1.1光的波粒二象性 }2B Ny9q@
0]D X KI
1.1.1光波 W6EEC<$JL
O(0a l#Fvj
1.1.2光子 ^ hE N
75R4[C6T
1.2原子的能级和辐射跃迁 JF}i=}
Dvz 6 E
1.2.1原子能级和简并度 oui0:Vy<
:u=y7 [I
1.2.2原子状态的标记 ]mo BVRd
c"`HKfL
1.2.3玻尔兹曼分布 MxGQM>
zN +jn
1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 >yVrIko
E) I&? <g
1.3光的受激辐射 xk8NX-:
^"/TWl>jB
1.3.1黑体热辐射 |yOIC,5[JW
p'@z}T?F
1.3.2光和物质的作用 x3 Fn'+
@*op5qVw
1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 ' t( #HBU
vft7-|8T
1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 wp~KrUlR
qB $QC
1.4光谱线增宽 ],R\oMYy|P
5>1c4u`x
1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 V+0pvgS[
Td^62D;
1.4.2自然增宽 =.m/ X>
8BS Nm
1.4.3碰撞增宽 oM#+Z
qP
8h} 1t4k
1.4.4多普勒增宽 Z>1yLt@ls
z'>b)wY](
1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 XNvlx4
\Z~@/OVc
1.4.6综合增宽 #f=41d%
M M @&Q aK
1.5激光形成的条件 V%M@zd?u.
` -f\6r|:)
1.5.1介质中光的受激辐射放大 wz:,gpH
brCL"g|}
1.5.2光学谐振腔和阈值条件 mv*M2NuhT
6@(o8i
思考练习题1 pwVGe|h%,
XK0lv8(
第2章激光器的工作原理 sFgsEKs
sC :.}6
2.1光学谐振腔结构与稳定性 ~ me/ve
1F2(MKOo!
2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 BH$hd|KD<
!*"#*)S.
2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 !Xq5r8]
raP9rEs
2.1.3稳定图的应用 Qq.Ja%Zq
{ ux'9SA
2.2速率方程组与粒子数反转 vhU
$GG8
>v/%R~BuX
2.2.1三能级系统和四能级系统 KC<K*UHPAH
$ O;a~/T
2.2.2速率方程组 xWWVU}fd1
= |
r%
lx
2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 lj *=bK
?*QL;[n1
2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 b^P \Kky
R++w>5 5A
2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 d=HD!
e
fzjtaH?
2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 =AuxME g
?IiF Ffs
2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 P$/Y9o
m \ @Q}
2.3.1均匀增宽介质的增益系数 8 tT/w5
BDi+ *8
2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 ~\O,#j`_
#\LYo{op/.
2.4非均匀增宽介质的增益饱和 s*e1m %
<Um 5w1
2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 6ZC ~q=my
\Dx)P[Ur
2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 llpgi,-=
!@)tkhP
2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 xwijCFI*
V67<Ky>
2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 cMAY8$
//}KWz
2.5激光器的损耗与阈值条件 V:8{MO(C\
6.3qux9
2.5.1激光器的损耗 xHn "D@
1(a+ |
2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 U;U19[]
/ 8>we`4
2.5.3阈值条件 }pT>db Z
XiyL563gh
2.5.4对介质能级选取的讨论 Ke\FzZ ]
69``j{Z+
思考练习题2 )dRB I)P
@p9YHLxLjQ
第3章激光器的输出特性 >td\PW~ X
G>+iisb%
3.1光学谐振腔的衍射理论 ZX40-6#O
n_t.l< V
3.1.1数学预备知识 P)06<n1">Z
2TX.%%Ze
3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 BbNl:`
SrvC34<7
3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 U{0!
<*W>
X}]g;|~SN
3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 g;</ |Z
&jF[f4:7
3.2对称共焦腔内外的光场分布 ~qb-uT\(99
@?[}\9dW
3.2.1共焦腔镜面上的场分布 {pk&dB _Bu
x1 1ug
3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 M_#^zo
"x
4]E TF+
3.3高斯光束的传播特性 zWq&HBs
* > 7Zc
3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 RjG=RfB'V
M{`uI8vD
3.3.2高斯光束的相位分布 '<hg c
Vg 1MA
3.3.3高斯光束的远场发散角 jsIT{a*]
0"xD>ue&
3.3.4高斯光束的高亮度 -F';1D!l%
%`^{Hh`
3.4稳定球面腔的光束传播特性 w O *x0$
3rVWehCv
3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 ,V # r
4k=LVu]Kcr
3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 7! #34ue
PQ4)kVT
3.5其他几种常用的激光光束 Z oQPvs7_
#w]@yL]|is
3.5.1厄米-高斯光束 FK`M+ j
JCZ 5q9b
3.5.2拉盖尔-高斯光束 !l#n.Fx&3
5,K*IH
3.5.3贝塞尔光束 5?C) v}w+
1<&nHFJ;[
3.6激光器的输出功率 HT=-mwa_]
2vX!j!_
3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 H!uq5` j0K
rn%q*_3-o
3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 Om C
F8:\/
)W$@phY(I
3.7激光器的线宽极限 ./E<v
5jK9cF$>
3.8激光光束质量的品质因子M2 ?M@ff0
>`D$Jz,
3.9模式激光的某些一阶统计性质 e:zuP.R
x _BnWFP
3.9.1单模激光的一阶统计性质 Id 40yER
qgZN&7Nn:
3.9.2多模激光的一阶统计性质 fs%l j_t
#H/suQZN"g
思考练习题3 8YwSaBwO
gqQ"'SRw
第4章激光的基本技术 g)Dg=3+>
V75P@jv5J
4.1激光器输出的选模 ) E (9
R(
-4nSiI
4.1.1激光单纵模的选取 137:T:
D;WQNlTU
4.1.2激光单横模的选取 6`sS8Ar&u
1JSKK.LuJV
4.2激光器的稳频 %t J@)
cr<ty"3\
4.2.1影响频率稳定的因素 $ jgEB+
$WHm G!)*
4.2.2稳频方法概述 P`!31P#]L
:x /L.Bz
4.2.3兰姆凹陷法稳频 eJ tfQ@?
s2Hx ?~
4.2.4饱和吸收法稳频 p} O[A`
W<s5rM x
4.3激光束的变换 9a lM C
R`!'c(V
4.3.1高斯光束通过薄透镜时的变换 Mg76v<mv<
i 2(lqhaP
4.3.2高斯光束的聚焦 e!JC5Al7
:~{x'`czJ
4.3.3高斯光束的准直 bf1EMai"
>pq= .)X}
4.3.4激光的扩束 w.6 Gp;O
RYem(%jq
4.4激光调制技术 O[/l';i
:bV1M5
4.4.1激光调制的基本概念 [Uw/;Kyh
ej &ZE
n
4.4.2电光强度调制 |B/A)(c
yV
&['cZ/bM
4.4.3电光相位调制 ` '
"1 25T
>@wyiBU
4.5激光偏转技术 v gvJ6$#
$MB /j6 #j
4.5.1机械偏转 T.kQ] h2ZG
mhZ60 RW
4.5.2电光偏转 J_ S]j E{
Y] "_}
4.5.3声光偏转 =&
.KKr
9XSZD93L
4.6激光调Q技术 [>N`)]fP
{3{cU#\QA
4.6.1激光谐振腔的品质因数Q &m J
+#vT
2 N$yn
4.6.2调Q原理 g<&n V>wF
GN%|'eU
4.6.3电光调Q EA+}Rf6}
v;m}<3@'
4.6.4声光调Q /<W K2G
I"1H]@"=
4.6.5染料调Q ,
e6 }p
}u aRS9d
4.7激光锁模技术 !? u{2 D
mqFo`Ee
4.7.1锁模原理 hwR_<'!
C+=8?u<
4.7.2主动锁模 JL1z8Nu
p^uX{!
4.7.3被动锁模 ]&mN~$+C
1>"[b8a/
思考练习题4 eVy >
,-GkP>8f(
第5章典型激光器介绍 byW9]('e
=T0;F0@#4
5.1固体激光器 E"l/r4*f@
5i 42o+'
5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 [~[)C]-=
f,_EPh>
5.1.2固体激光器的泵浦系统 l9"T"9C{
2iJ)K rw
5.1.3固体激光器的输出特性 |{a`,%mw
IW<nfg
5.1.4新型固体激光器 CC<(V{Png
{r,MRZaa
5.2气体激光器 6 ?C|p O
'zg; *)x1/
5.2.1氦氖(HeNe)激光器 bI_T\Eft
I \DH
5.2.2二氧化碳激光器 E1& 9( L5
8 o SNnT
5.2.3Ar＋离子激光器 (WISf}[l;
$yA>j (k4
5.3染料激光器 OdrnPo {
% >\v6ea
5.3.1染料激光器的激发机理 CC8)yO
bz1+AJG
5.3.2染料激光器的泵浦 Tt.#O~2:9
;;#_[Zl
5.3.3染料激光器的调谐 \[57Dmo
_,?<r&>v6
5.4半导体激光器 Q2L>P<87T
H`:2J8
5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 Ww[Xqmg
+p
Y*BP+~i
5.4.2PN结和粒子数反转 @> ]O6P2
DQ86(4e*g#
5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 !)1gGXRY
iW
# |N^
5.4.4同质结和异质结半导体激光器 7^2
pr) `7VuKp
5.5其他激光器 :Q=tGj\ G
9[5qN!P;y
5.5.1准分子激光器 fK %${
U_8 Z &
5.5.2自由电子激光器 6Bop8B
UBm L:Qv
5.5.3化学激光器 FkH HTO
'<JNS8h
思考练习题5 0e P ]
UK7pQt}9
第6章激光在精密测量中的应用 hT0[ O
=1vl-*uYh
6.1激光干涉测长 r+D ?_Lk
zarxv|
}$
6.1.1干涉测长的基本原理 Ki,SFww8r
Y_gMoo
6.1.2激光干涉测长系统的组成 vR)f'+_Nz
wOLDHg_
6.1.3激光外差干涉测长技术 0'QX*xfa>
AVnH|31dC~
6.1.4激光干涉测长应用举例 9Ev<t \B
v><c@a=[
6.2激光衍射测量 @| 2L>N
XY h)59oM%
6.2.1激光衍射测量原理 %tvP\(]h
N*w6D:
6.2.2激光衍射测量的方法 [qL{w&R
kF@Z4MB}yr
6.2.3激光衍射测量的应用 ^xt @
z]%c6ty
6.3激光测距 k Xg&}n7
'nMj<:0wlD
6.3.1激光脉冲测距 JqmxS*_P
\x7^ly$_
6.3.2激光相位测距 ++=f7y u
RD SkFK( D
6.4激光准直及多自由度测量 q?*
z<)#
lZr}F.7
6.4.1激光准直仪 4F`&W*x
$A;%p6PO)
6.4.2激光衍射准直仪 w:VD[\h
gr^T L1(
6.4.3激光多自由度测量 @"G+kLv0
]i:_^z)R
6.5激光多普勒测速 MtD0e@
hjgB[
&U>
6.5.1运动微粒散射光的频率 K0usBA
gWu<5Y=C
6.5.2差频法测速 E Xx v
qN"Q3mU^h*
6.5.3激光多普勒测速技术的应用 }1#prQ0F
bk=ee7E7>
6.6环形激光测量角度和角加速度 xjy(f ~'
rk-GQ #SKU
6.6.1环形激光精密测角 FPE%h =sw
w$DHMpW'
6.6.2光纤陀螺 KDS } "/
7C9_;81_Dt
6.7激光环境计量 ;EB^1*A Ew
F;L8FL-
6.8激光散射板干涉仪 *N& ~Uq^
kK|D&Xy`
思考练习题6 `tPVNO,l
H:F'5Zt
第7章激光加工技术 9vauCIfVC
]SmN}Iq1
7.1激光热加工原理 gk mV; 0
Ii&\LJ
7.2激光表面改性技术 #M)+sK$H%f
<Ej`zGhWz
7.2.1激光淬火技术的原理与应用 NZ"nG<;5
jx{wOb~oO)
7.2.2激光表面熔凝技术 0Lf4 ^9N
V Ta%
7.2.3激光熔覆技术 2e9.U/9
WDi 2m"
7.3激光去除材料技术 PbnAY{J
7Fx0#cS"\
7.3.1激光打孔 i IM\ _<?
{e5DQ 21.
7.3.2激光切割 4a=QTq0 p
bXi!_'z$
7.4激光焊接 yv|`A2@9
w{*PZb4
7.4.1激光热导焊 [w90gp1O[
Ms#rvn!J
7.4.2激光深熔焊 6f:u AFwG
L54]l^ls>
7.4.3激光复合焊 !n sx!M
-wT! g;v;%
7.5激光快速成型技术 ?<` ;lu/eL
Q5b 9q$L$
7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 q
B IekQT
/i ~x .i3
7.5.2激光快速成型技术 !FwNq'Q8$
D94bq_2}
7.5.3激光快速成型技术的重要应用 U&ytZ7iB
$J):yhFs e
7.6其他激光加工技术 ?rjB9AC_;t
c5_/i7
7.6.1激光清洗技术 f^ja2.*%?
= N ; 5T
7.6.2激光弯曲 gyb99c,)
d_Jj&:"l
思考练习题7 ve+bR
t#xfso`4o
第8章激光在医学中的应用 l/,la]!T
K9-9 c"cz
8.1激光与生物体的相互作用 p|(SR ~;6
v;`>pCal
8.1.1生物体的光学特性 ps;d bY*s6
8{i
O#C
8.1.2激光对生物体的作用 ' #XT[\
q^:VF()d_z
8.1.3激光对生物体应用的优点 ;{aGEOP'U
L9<\vJ
8.2激光在临床治疗中的应用 i)'tt9f$
|dz"uIrT
8.2.1激光临床治疗的种类与现状 ` yP`5a/
e_|Z&
8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 @H<*|3J
#N "u 0
8.2.3激光在眼科中的应用 r
^\(M
{
n\ M8>9c
8.2.4激光在泌尿外科中的应用 "g)V&Lx#X
*:Rs\QH
8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 @({=~
W^
m^0v ux
8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 0- [naGz
? 3OfiGX?
8.2.7光动力学治疗 zP x R=0|
\+#EO%sN1%
8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 _- lE$
O
P6O\\,B1A
8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 641P )
14" 57Jt8
8.3.2激光断层摄影 */l;e<E
K"x_=^,Yu*
8.3.3激光显微镜 XPU>} 4{
,:e~aG,B
8.4医用激光设备 !6 L! %Oi
1*yxSU@uY
8.4.1医用激光光源 :SS \2
E]rXp~AZm
8.4.2医用激光传播用光纤 &
W od
:09NZ
!!
8.5激光应用于医学的未来 e.skE>&
W} i6{ Vh
8.5.1医用激光新技术 .wD
$Bsm`t
QM#Vl19>j(
8.5.2光动力学治疗的前景 '9Z`y_~)G
DtFHh/X
思考练习题8 #|ts1lD#ah
(^35cj{s
第9章激光在信息技术中的应用 nj'5iiV`]
Gk{ ' U
9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 mmbe.$73
l)vC=V6MG
9.1.1半导体激光器 |y[I!JdR
F5qA!jZ1]
9.1.2光纤激光器 t\hnnu`Pq
b9RH sr]V
9.1.3光放大器 -dixiJ=
Ba@~:
9.2激光全息三维显示 V f&U`K
&J&'J~N
9.2.1全息术的历史回顾 *: @KpYWx"
O{_t*sO9q*
9.2.2激光全息术的基本原理和分类 3"7Q[9O j
eO <N/?t
9.2.3白光再现的全息三维显示 | J3'#7
\Q|-Npw
9.2.4计算全息图 O hk\P;}
=^rt?F4
9.2.5数字全息术 x*7A33 @i
!iKW1ks
9.2.6全息三维显示的优点 .DhI3'Jrl
|y U!d
%
9.2.7全息三维显示的应用 7b[s W|{
VKDOM0{V
9.2.8全息三维显示技术的展望 ~j'D%:[+VH
;
R}>SS'
9.3激光存储技术 Y7.+
Ma#|
A7Ql%$v7^
9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 `/PBZnj
o>r
P\
9.3.2激光光盘存储 ~i"=:D
reN\| ?0{
9.3.3激光体全息光存储 \ R<MQ#
x
ua F- 3
9.3.4激光存储技术的新进展 ,Q-,#C"
BA c+T
9.4激光扫描和激光打印机 %]_ : \!
JB~^J5#[Oh
9.4.1激光扫描 +Ww] %`_
^~H{I_Y
9.4.2激光打印机 jg710.v:
Wlhh0uy
9.5量子光通信中的激光源 ed,A'S= d
_u[tv,
9.5.1量子光通信 FM VAXOO
U3{<+vSR`
9.5.2量子态发生器及应用 yjjq&Cn
JD$g%hcVZa
思考练习题9 ]eKuR"ob0
7\6g>4J^ `
第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 uvbVb"\"Yk
SUc%dp XZa
10.1激光核聚变 <Q~N9W
,ErfTg& ^
10.1.1受控核聚变 KV_/fa~Ry
V'&;r'#O
10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 lny b4d/
^v; )6a2
10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 =x8[%+
y0 d=
10.2激光冷却 OT
0c5x
Zk=,`sBC
10.3激光操纵微粒 4aS}b3=n
"U}kp#)
10.3.1光捕获 ;7P '>j1?U
<l<O2 l
10.3.2微粒操纵 /}m)FaAi
CeYhn\m5K0
10.4超越经典衍射极限的分辨率 |UB$^)Twb
. $&^yp
10.4.1解析延拓 >5CK&6
/f#b;qa,
10.4.2综合孔径傅里叶全息术 sUG!dwqqd
g$K\rA
10.4.3傅里叶叠层算法 aJ+V]WmA
|`LH|6/
10.4.4相干谱复用 .?45:Ey~g
I\Op/`_=E
10.4.5非相干结构光照明成像 WWunS|B!
8gS7$ EH'
10.4.6超分辨荧光显微镜 } k2 Q
izl6L
10.5激光光谱学 ' h7Faj
O52 /fGt
10.5.1拉曼光谱 g6,D Bkv2
sSW'SE?,<
10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 ["3dr@T9Z
Y}ogwg&
10.5.3频率高分辨的双光子光谱 (GC]=
q/ljH _-
10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 X!]v4ma`
(7R?T}
10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 yD3 }USw
ME)Tx3d
10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 .ck?JXg
gQeQy
10.6.1电磁波的正常多普勒效应 ? Lg(,-:
*~^63Nx!
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 a}UmD
HS-
hN3FH# YO
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 al2lC #Sy
& P-8_ I
10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 q94;x |63
tl 0|.Q,
10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 ]E/0iM5
;iKLf~a a
思考练习题10 >.
K
Z*k(Q5&U
附录A随机变量 .a@12J(I
MltO.K!
A.1概率的定义和随机变量 RcYUO*
]rv\sD`[
A.2分布函数和密度函数 e0`z~z]6&
$lxpwO
A.3推广到两个或多个联合随机变量 `]KX`xGK
uPfz'|,
A.4统计平均 ~ q ^o |?
O*~,L6# }
附录B随机过程 Z}S[fN8
Skt-5S#
B.1随机过程的定义和描述 /PwiZ A3sA
23? u_?+4i
B.2平稳性和遍历性 gv`_+E{P
l e/j!
参考文献 p~ w] ~\
'gf[Wjb,%
 G0
)[(s
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