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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。 )o\U4t ,2*x4Gycb [attachment=99403] g71|t7Q |on$)vm 第1章辐射理论概要与激光产生的条件 78n`VmH~L 2nsW)bd 1.1光的波粒二象性 )Co&(;zf vf-cx\y7 1.1.1光波 ;G\RGU~ KvtX>3#qM 1.1.2光子 #qPWJ O\=c&n~` 1.2原子的能级和辐射跃迁 PEIf)**0N s^6"qhTa 1.2.1原子能级和简并度 oe,37xa4 v[t*CpGd 1.2.2原子状态的标记 W{js9$oJ f;Uf=.#F 1.2.3玻尔兹曼分布 E6njmdu XI8rU)q 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 \
W.uV[\ |o0?u: 1.3光的受激辐射 W^sH|2g p^/6Rb"e 1.3.1黑体热辐射 ;VlA~tv \&Bvh4Q 1.3.2光和物质的作用 ~SD8#;v2 Vub($ 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 =Ti[Q5SZ VzZ'W[/7)B 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 U)B^R ,- FC 1.4光谱线增宽 kntM <-avC/M$d 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 ^9wQl!e
ob z:a%kZQ!0 1.4.2自然增宽 ;E0aTV)Zp [flx/E 1.4.3碰撞增宽 C_q@ixF{ <~ 9a3c? 1.4.4多普勒增宽 8e{S(FZ7Ed WY3D.z-</ 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 B^yA+&3HI I%qZMoS1h 1.4.6综合增宽 OqNtTk+ xfsf 1.5激光形成的条件 z3+7gp+I; m.0:R 1.5.1介质中光的受激辐射放大 p.50BcDg #eKg!]4-R 1.5.2光学谐振腔和阈值条件 .
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L4@_ !`$xN~_ 思考练习题1 C!%\cy%Xj x.ZW%P1 第2章激光器的工作原理 QW[
gDc \n}@}E L 2.1光学谐振腔结构与稳定性 /6@iRswa ;5TQH_g 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 I C?bqC+ h:qt?$]J 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 {@tqeu%IM brXLx+H8 2.1.3稳定图的应用 F\lnG /%4wm?(eA 2.2速率方程组与粒子数反转 L2GUrf $MPh\T 2.2.1三能级系统和四能级系统 vC1D}=Fp "jFRGgd79 2.2.2速率方程组 y53f73Cg X4z6#S58 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 BZr$x8%ki
40ZHDtIu< 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 g.9:R=JPT N u]&? 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 oI2YJ2?Je8 VP\'p1a 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 S>y(3E]I AXmW7/Sj" 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 9f/RD?(1O L
UitY 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 fP:26pK^ Za4X
; 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 dYP-QUM$7 qC;1ND 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 JxlU=7cF 93+p~? 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 14LOeo5O 6%nKrK 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 )08mG_&atL h0v4!`PQ- 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 a9<&|L < E/[<} ./ 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 IC[iCrB 6.|Qyk* 2.5激光器的损耗与阈值条件 LEJ8 .z6$ V/; / & 2.5.1激光器的损耗 nm3/-Q}, `EjPy>kM 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 [LcHO] _^M 'i5V6yB 2.5.3阈值条件 c/bIt K@DK4{ 2.5.4对介质能级选取的讨论 K;fRDE){ V< ]l=JOd 思考练习题2 Vu
u2SS )X
dpzWod 第3章激光器的输出特性 ejID5NqG @mbR I0 3.1光学谐振腔的衍射理论 5*he hrt]Qn& 3.1.1数学预备知识 5qx,b&^w FSp57W$ 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 fQtV-\Bc r'C(+E ( 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 *;]j#0 %%=PpKYtSD 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 k;AV'r ^/k`URQ 3.2对称共焦腔内外的光场分布 ==i:* E}* 3.2.1共焦腔镜面上的场分布 `QIYnokL G{8> 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 P<1ZpL :gvw5h% 3.3高斯光束的传播特性 y_mD9bgW [`u3SN/P 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 8,(FJ7OCT, >We:gKxr 3.3.2高斯光束的相位分布 W%)uKQha ?uq7K"B 3.3.3高斯光束的远场发散角 kN99( aeP
6JHj 3.3.4高斯光束的高亮度 j|N8"8" 0d%p<c 3.4稳定球面腔的光束传播特性 T==(Pw7R7 &$!'Cw`, 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 -X)KY_Xn@/ ?\eq!bu 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 w=r3QKm#K D m|_;iO, 3.5其他几种常用的激光光束 7i,Z c] DKcg
3.5.1厄米-高斯光束 iyRB}[y 8\85Wk{b 3.5.2拉盖尔-高斯光束 &?-LL{W{ 7Z(F-B
+j 3.5.3贝塞尔光束 bg8<}~zg n$ri:~s 3.6激光器的输出功率 L;n2,b H|uvc vf 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 TvEN0RV2 m
_0D^e7# 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率
-\.'WZo` XuQ7nlbnq 3.7激光器的线宽极限 E27N1J+1 I^5T9}>Q 3.8激光光束质量的品质因子M2 gD[Fkq$] e@-"B9~ 3.9模式激光的某些一阶统计性质 '}`|QJ 0NN{2"M$p 3.9.1单模激光的一阶统计性质 BZXP%{njS 1D,$Az~. 3.9.2多模激光的一阶统计性质 ?H c~ 3 >@2l/x8; 思考练习题3 rb/m;8v> Qo4+=^( 第4章激光的基本技术 p8>.Q/4
5 W<\J 4.1激光器输出的选模 $uA?c&
e q+MV@8w 4.1.1激光单纵模的选取 _d8k[HAJ| \LFRu 4.1.2激光单横模的选取 zS@"ITy 6z^Kg~a 4.2激光器的稳频 Yfk){1 c
!$
8> 4.2.1影响频率稳定的因素 O};U3=^0f ]7QRelMiz+ 4.2.2稳频方法概述 )C
@W_cfMN mulK(mp 4.2.3兰姆凹陷法稳频 kAbkhZ1^ TK )Kq 4.2.4饱和吸收法稳频 \iQD\=o OHqc,@a;+ 4.3激光束的变换 'L*nC
T; nt,tM/ 4.3.1高斯光束通过薄透镜时的变换 Q0K4_iN)& Lx-ofN\ 4.3.2高斯光束的聚焦 \dyJ=tg rz]0i@ehv' 4.3.3高斯光束的准直 f`5e0;zm s!\uR. 4.3.4激光的扩束 /t-m/&> M DnT 4.4激光调制技术 YfC1.8 uiO7sf6 4.4.1激光调制的基本概念 pV#~$e +Y!9)~f}7X 4.4.2电光强度调制 \*}JdEHB h[D"O6 y 4.4.3电光相位调制 r5b5 `f4 &qki
NS 4.5激光偏转技术 &zsaVm8 D?w?0b Eu 4.5.1机械偏转 `}1IQ.3 XqVhC): 4.5.2电光偏转 ^|@t 2Rp@ =J0X{Ovn4z 4.5.3声光偏转 ^$):Xz iH& Izv 4.6激光调Q技术 ^l#Z*0@><~ QN_Zd@K*A 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q @O}%sjC1 od{b]HvgS 4.6.2调Q原理 xrX^";}j X>w(^L*> 4.6.3电光调Q ^Bw2y&nN <4z |"( 4.6.4声光调Q OWs K>egD }EmNSs`$r 4.6.5染料调Q Vx@JP93| ^)&d7cSc 4.7激光锁模技术 i]8HzKuiW 'rJkxU{ 4.7.1锁模原理 "nXL7N0 @Otom'O 4.7.2主动锁模 T:aYv;#0 <6`_Xr7) 4.7.3被动锁模 ^PIUA' K
&m`1f 思考练习题4 !es?GJq` oLEqy 第5章典型激光器介绍 w,dDA2, !|{T>yy 5.1固体激光器 K1 M s Al="ss&2 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 ^>02,X
mk J[rpMQ 5.1.2固体激光器的泵浦系统 (]0JI1
d '#REbY5ev 5.1.3固体激光器的输出特性 ~=~|@K |Id0+-V
? 5.1.4新型固体激光器 5LU8QHj3 F@Qzh 5.2气体激光器 FU9q|!2Y F$P8"q+ 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 Md_S};!QN6 4(>|f_$ 5.2.2二氧化碳激光器 6m_
fEkS[ UU')V 5.2.3Ar+离子激光器 '+LbFGrO3 \<WRk4D 5.3染料激光器 LIYj__4=| 25%[nkO4 5.3.1染料激光器的激发机理 .6Tan2[% $8gj}0}eH 5.3.2染料激光器的泵浦 Coz\fL :/
,h)h)| 5.3.3染料激光器的调谐 `,|"rn#S "w.gP8` 5.4半导体激光器 R{"Kh2q_ c3,YA,skb! 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 @&(0]kZ6 7}>7@W8 5.4.2PN结和粒子数反转 -0rc4<};h OKs1irt5 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 rEEoR'c6 NuZiLtC 5.4.4同质结和异质结半导体激光器 o
NX-vN- aMdWT4 5.5其他激光器 53efF bo o?zA'5q 5.5.1准分子激光器 J{fTx@?( BEWDTOY[ 5.5.2自由电子激光器 *Ii_dpJ !Au'WJfE 5.5.3化学激光器 7]se!k, *9J>3 思考练习题5 F
uYjrzmx _p0@1 s(U 第6章激光在精密测量中的应用 5=Cea }ZaZPB/_}P 6.1激光干涉测长 9yla &XTD
i+r h&, 6.1.1干涉测长的基本原理
XdS&s}J[I >@?!-Fy5 6.1.2激光干涉测长系统的组成 Fo\* Cr9D VZhtx) 6.1.3激光外差干涉测长技术 H,8HGL[l (lPiv+'n 6.1.4激光干涉测长应用举例 _Sa7+d( +d/V^ <# 6.2激光衍射测量 {vCB$@/o :(7icHa 6.2.1激光衍射测量原理 <5).(MTa tZ|0wPp 6.2.2激光衍射测量的方法 t5t!-w\M$+ u*n%cXY;J/ 6.2.3激光衍射测量的应用 nh"8on]M~ 8NP|>uaj 6.3激光测距 hbfN1"z pE&'Xr#P> 6.3.1激光脉冲测距 :c03"jvYE /:S&1'= 6.3.2激光相位测距 :{7gZ+*
jimWLF5Q5" 6.4激光准直及多自由度测量 _m0B6?KJ dV/ ^@[ 6.4.1激光准直仪 faTp|T`nY `IC2}IiF 6.4.2激光衍射准直仪 Go;fQ yG c+a" sx\ 6.4.3激光多自由度测量 <D}yqq@| Uw!N;QsC 6.5激光多普勒测速 qnO>F^itF T~D2rt\ 6.5.1运动微粒散射光的频率 v?6g.
[;? rf\/Y"D 6.5.2差频法测速 n,Gvgf |[+/ ]Y 6.5.3激光多普勒测速技术的应用 X}fu $2 gPJZpaS 6.6环形激光测量角度和角加速度 d
U}kimz 1\u{1
V 6.6.1环形激光精密测角 NQ3EjARZt Gf<f#.5y
, 6.6.2光纤陀螺 =PM6:3aKh Crg@05Z 6.7激光环境计量 wk9qyv< &=>|? m8 6.8激光散射板干涉仪 aGz$A15# *!5X!\e_ 思考练习题6 F-TDS<[S? Bx" eX>A8 第7章激光加工技术 l$:?82{ T8t_+|(
G 7.1激光热加工原理 1`q>*S]( /:GeXDJw 7.2激光表面改性技术 !5^&?plC@ `z1E]{A 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 O'.sK pXe nBg
tK 7.2.2激光表面熔凝技术 )<K3Fz
Bs &P:2`\' 7.2.3激光熔覆技术 ^| r6>b :k/Z| 7.3激光去除材料技术 a<CJ#B2K Fi8#r)G. 7.3.1激光打孔 1e)5D& njS crlCN 7.3.2激光切割 /D~MHO{ GOU>j"5}2 7.4激光焊接 Lk`,mjhk @Wl2E.)K; 7.4.1激光热导焊 N@x5h8 wQw&.)T 7.4.2激光深熔焊 [AN= G!r WB|N)3-1 7.4.3激光复合焊 =IEei{ Dd'4W 7.5激光快速成型技术 _xu_W;nh 60XTdJkDkA 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 Q&`if
O aS/ MlMf 7.5.2激光快速成型技术 Y+Cqc.JBQ /VHQ!Wi 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 s$ZKd 2q}lSa7r 7.6其他激光加工技术 S]g`Ds< c.{t +OR 7.6.1激光清洗技术 YgR}y+q^6 HLb`'TC3r+ 7.6.2激光弯曲 W8N__ EHH+)mlo 思考练习题7 z;lWr(-x *}RV)0mif 第8章激光在医学中的应用 9?I?;l{ Xmv^O 8.1激光与生物体的相互作用 EY}*}- 3 f5P@PG]{ 8.1.1生物体的光学特性 U}c05GiQw `7
3I}%? 8.1.2激光对生物体的作用 P*g:rg "VgPaz# 8.1.3激光对生物体应用的优点 J|@kF!6 [WUd9fUL 8.2激光在临床治疗中的应用 Q60'5Wt XGSgx 8.2.1激光临床治疗的种类与现状 m~R Me9Qi K-Fro~U 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 )~C+nb '6/ #<81`% 8.2.3激光在眼科中的应用 fK10{>E1 0I7 r{T 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 8fC5O i'MpS 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 eeCrHt4; :89AYqT" 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 u iR[V~ gT#hF]c: 8.2.7光动力学治疗 @2/xu y1t,i.
[ 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 x.ucsb DpvMY94Qh 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 *DuP~8 ~!#2s' 8.3.2激光断层摄影 aB2t /ua DlxL: 8.3.3激光显微镜 , A;wLI "#=WD 8.4医用激光设备 ;3
/*Z5p A ^X 1 8.4.1医用激光光源 JB9s#` x]pZcx9 8.4.2医用激光传播用光纤 JqP~2,T A9kn\U92 8.5激光应用于医学的未来 gi
JjE 18AlQ+')?w 8.5.1医用激光新技术 U@"f( YL+" *4O9W8Qz 8.5.2光动力学治疗的前景 8=WX`*-uH _&K>fy3t& 思考练习题8 m?`?T
hZUnNQ 第9章激光在信息技术中的应用 f_;6uCCO *9|*21 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 KpfQ=~' sO0j!;N 9.1.1半导体激光器 df7 xpV NzG] nsw 9.1.2光纤激光器 u$nYddak o>@9[F,h+ 9.1.3光放大器 #KwK``XC4 DUWSY?^c 9.2激光全息三维显示 A ?ij y /OPN<=* 9.2.1全息术的历史回顾 c-=z<:Kf ' qN"!\ 9.2.2激光全息术的基本原理和分类 ]Aa.= QRlrcauM 9.2.3白光再现的全息三维显示 ]C5/-J,F {]3Rk 9.2.4计算全息图 :i/uRR vl:V?-sY 9.2.5数字全息术 lvk
r2Meu< qTrb)95 9.2.6全息三维显示的优点 -"/l)1ox, G\/7V L 9.2.7全息三维显示的应用 '-vzQ d@y epQdj=h 9.2.8全息三维显示技术的展望 eWU@@$9 zi= gOm 9.3激光存储技术 ["SD' W'f)W4D$6 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 X$9
"dL &*;E wfgZ 9.3.2激光光盘存储 xOBzT& ">!< | |